之前学习的顺序表查询非常快，时间复杂度为O(1)，但是增删改效率非常低，因为每一次增删改都会元素的移动。可以使用另一种存储方式-链式存储结构。
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。链表由一序列的结点（链表中的每一个元素成为结点）组成。
结点API设计：
类名 | Node |
构造方法 | Node(T t,Node next) 创建Node对象 |
成员变量 | T item：存储数据 Node next ：指向下一个结点 |
结点类：
public class Node<T>{
Node next;
private T item;
public Node(Node next, T item) {
this.next = next;
this.item = item;
}
}生成链表：
public class TestNode {
public static void main(String[] args) {
// 生成结点
Node<Integer> one = new Node<Integer>(null,12);
Node<Integer> two = new Node<Integer>(null,16);
Node<Integer> three = new Node<Integer>(null,11);
Node<Integer> four = new Node<Integer>(null,10);
//生成链表
one.next = two;
two.next = three;
three.next =four;
}
}1、单链表
单向链表是链表的一种，它有多个结点组成，每个结点都由一个数据域和一个指针组成，数据域用来存储数据，指针域用来指向其后结点。
链表的头结点的数据域不存储数据，指针域指向第一个真正存储数据的结点。
单向链表API设计
类名 | LinkList |
构造方法 | LinkList() ：创建LinkList对象 |
成员变量 | private Node head;记录首结点 private int N; 记录链表的长度 |
成员内部类 | private class Node;结点类 |
成员方法 |
public void clear() | 清空链表 |
public boolean isEmpty() | 判断链表是否为空，是返回true |
public int length() | 获取链表中的元素个数 |
public T get(int i) | 读取并返回链表中的第i个元素的值 |
public void insert(T t) | 往链表中插入一个元素 |
public void insert(T t,int i) | 在链表的第i位置插入一个值为t的数据元素 |
public T remove(int i) | 删除并返回删除链表中的第i个数据元素 |
public int indexof(T t) | 返回链表中首次出现的指定的数据元素的序号，如不存在，则返回-1 |
单向链表Java代码实现
package com.ycy.Algorithm.LinkList;
import java.util.Iterator;
/**
* 链表的head是不可以动的
* @param <T>
*/
public class LinkList<T> implements Iterable<T>{
private Node head;//头结点，链表的head是不可以动的
private int N;//结点个数
public LinkList() {
this.head = new Node(null,null);
N = 0;
}
/**
* 结点内部类
*/
private class Node{
//存储数据
T item;
//下一个结点
Node next;
public Node(T item,Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
}
/**
* 清空链表
*/
public void clear(){
head.item=null;
head.next=null;// 头节点next为null就是空链表
this.N=0;
}
/**
* 判断链表是否为空
*/
public boolean isEmpty(){
return this.N==0;
}
/**
* 获取链表的长度
*/
public int length(){
return this.N;
}
/**
* 读取链表第i位置的元素值并返回
*/
public T get(int i){
//非法性检查
if(i<0 || i > this.N){
throw new RuntimeException("位置不合法");
}
// n也是指向头结点
Node n = head;
for(int index=0; index<i; index++){
n = n.next;
}
return n.item;
}
/**
* 往链表中插入数据t
*/
public void insert(T t){
// head不可以移动，不然就无法在找到链表
// 定义一个临时的Node也指向head的指针就可以通过移动该指针就可以
Node n = head;
// 获取尾节点
while(true){
// 当刚好就一个节点时（头节点）
if(n.next == null){
break;
}
n = n.next;
}
//当为空表时，就可以插入
Node node = new Node(t, null);
n.next =node;
this.N ++;
}
/**
* 在第i位置上插入数据t
*/
public void insert(T t,int i){
// 非法性检查
if(i < 0 || i > this.N){
throw new RuntimeException("插入位置❌");
}
Node pre = head;
for(int index=0;index <= i-1; index++){
pre = pre.next;
}
Node current = pre.next;
//先链接后面结点
Node newNode = new Node(t,null);
pre.next = newNode;
newNode.next = current;
this.N++;
}
/**
* 移除并返回第i位置的元素值
*/
public T remove(int i){
// 非法性检查
if(i < 0 || i >this.N){
throw new RuntimeException("删除位置有误");
}
Node n =head;
for(int index=0;index <= i-1;index ++){
n = n.next;
}
//要删除的节点
Node curr = n.next;
n.next = curr.next;
this.N--;//结点个数减一
return curr.item;
}
//查找元素t在链表中第一次出现的位置
public int indexof(T t){
Node n = head;
for(int i = 0; n.next != null;i++){
n =n.next;
if(n.item.equals(t)){
return i;
}
}
return -1;
}
@Override
public Iterator iterator() {
return new Iterator() {
Node n =head;
@Override
public boolean hasNext() {
return n.next !=null;
}
@Override
public Object next() {
//下移一个指针
n = n.next;
return n.item;
}
};
}
}补充一点：链表的赋值给新的链表后，两个链表是会相会影响的，说白了就是把地址赋值给它了，他们操作是同一块内存的同一个对象。Node n = head;把head赋值给n，现在对n操作也是会影响head的
其中提供遍历方式，实现Iterable接口。
测试代码：
public class test {
public static void main(String[] args) {
LinkList<Integer>linkList = new LinkList<>();
linkList.insert(1);
linkList.insert(2);
linkList.insert(4);
linkList.insert(3);
linkList.insert(1,2);
for (Integer i : linkList) {
System.out.print(i+" ");
}
}
}运行结果：
D:\Java\jdk-12.0.2\bin\java.exe "-javaagent:D:\IDEA\IntelliJ IDEA 2019.1\lib\idea_rt.jar=3542:D:\IDEA\IntelliJ IDEA 2019.1
1 2 1 4 3
学习完链表还是需要加以练习的，可以在LeetCode上刷题加深理解。
2、双向链表
头插法：新增节点总是插在头部
便于理解可以画图表示
头插法：原图，node是待插入的结点.
插入后图：
关键性代码：
尾插法：新增节点总是插在尾部
原图如下：
插入结点后图如下：
关键性代码：
中间任意位置插入
插入之前的原图：
插入到链表中间位置：
关键性代码：
代码演示：
class MyLinkedList {
Node head;//定义双向链表的头节点
Node last;//定义双向链表的尾节点
//打印双向链表
public void disPlay() {
Node cur = this.head;
while (cur != null) {
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
//求双向链表的长度（之后addIndex代码会用到）
public int size() {
int count = 0;
Node cur = this.head;
while (cur != null) {
count++;
cur = cur.next;
}
return count;
}
//头插法
public void addFirst(int data) {
Node node = new Node(data);//定义一个用作插入的节点
//1.假设双向链表为空
if (this.head == null) {
this.head = node;
this.last = node;
} else {
//2.双向链表不为空的情况下
//不懂请看上面的图解，就很简单了
node.next = this.head;
this.head.prev = node;
this.head = node;
}
}
//尾插法（与头插法类似）
public void addLast(int data) {
//定义一个用作插入的节点
Node node = new Node(data);
//1.假设双向链表为空
if (this.head == null) {
this.head = node;
this.last = node;
} else {
//2.双向链表不为空的情况下
//不懂请看上面的图解，就很简单了
last.next = node;
node.prev = last;
last = node;
}
}
//在任意位置插入
public void addIndex(int index, int data) {//形参index为插入元素位置，data为插入的数值
//定义一个用作插入的节点
Node node = new Node(data);
Node cur = this.head;//定义一个cur用作遍历双向链表
//1、判断插入位置的合法性
if (index < 0 || index > size()) {
System.out.println("插入位置不合法！！！");
return;
}
//2、假设插入位置为头结点的情况下，即就是头插法
if (index == 0) {
addFirst(data);//调用头插法代码
return;
}
//3、假设插入位置为尾结点的情况下，即就是尾插法
if (index == size()) {
addLast(data);//调用尾插法代码
return;
}
//4、在中间任意位置的情况下
while (index != 0) {
cur = cur.next;
index--;
}
//不懂请看上面的图解，就很简单了
//核心代码
node.next = cur;
node.prev = cur.prev;
cur.prev = node;
node.prev.next = node;
}
}
//双向链表的节点结构
class Node {
int val;
Node prev;
Node next;
Node(int val) {
this.val = val;
}
}3、链表反转
public void reverse(){
if(N==0){
//当前是空链表，不需要反转
return;
}
reverse(head.next);
}
/**
* @param curr 当前遍历的结点
* @return 反转后当前结点上一个结点
*/
public Node reverse(Node curr){
//已经到了最后一个元素
if(curr.next==null){
//反转后，头结点应该指向原链表中的最后一个元素
head.next=curr;
return curr;
}
//当前结点的上一个结点
Node pre=reverse(curr.next);
pre.next=curr;
//当前结点的下一个结点设为null
curr.next=null;
//返回当前结点
return curr;
}
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