数据结构Java实现：循环链表和双向链表
上篇教程给大家分享了单链表的概念，以及如何用 Java 实现一个单链表的结构：数据结构Java实现：单链表。单链表是最基础的一种链表结构，在实际开发中的使用有一些局限性，比如只能单向往后查找节点，如果需要找到某元素的前驱节点，单链表是无法实现的，今天来给大家分享另外两个复杂一些的链表结构：循环链表和双向链表。
循环链表
循环链表本质上就是一种单链表，两者的不同之处在于链表中最后一个节点的指针指向哪里，在单链表中，末尾节点的指针指向空，如下图所示。
第一个元素 a 的指针指向 1008，即第二个元素 b 的首地址，b 的指针指向第三个元素 c 的内存地址 1020，没有第四个元素，所以 c 的指针指向空。
而在循环链表中，末尾节点的指针指向首节点，形成一个闭环，所以它叫循环链表，应该很好理解，如下图所示。
接下来用 Java 实现一个循环链表的结构，只需要在原有单链表的基础上稍作修改即可，如下所示。
package com.southwind.link;
public class Node {
//数据
public Object data;
//下一个节点
public Node next;
public Node(Object data){
this.data = data;
}
}package com.southwind.link;
public class LoopLinkedList {
public int size;
public Node head;
/**
* 添加元素
* @param obj
* @return
*/
public Node add(Object obj){
Node newNode = new Node(obj);
if(size == 0){
head = newNode;
head.next = head;
}else{
Node target = head;
while(target.next!=head){
target = target.next;
}
target.next = newNode;
newNode.next = head;
}
size++;
return newNode;
}
/**
* 在指定位置插入元素
* @return
*/
public Node insert(int index,Object obj){
if(index >= size){
return null;
}
Node newNode = new Node(obj);
if(index == 0){
newNode.next = head;
head = newNode;
}else{
Node target = head;
Node previous = head;
int pos = 0;
while(pos != index){
previous = target;
target = target.next;
pos++;
}
previous.next = newNode;
newNode.next = target;
}
size++;
return newNode;
}
/**
* 删除链表头部元素
* @return
*/
public Node removeHead(){
if(size > 0){
Node node = head;
Node target = head;
while(target.next!=head){
target = target.next;
}
head = head.next;
target.next = head;
size--;
return node;
}else{
return null;
}
}
/**
* 删除指定位置元素
* @return
*/
public Node remove(int index){
if(index >= size){
return null;
}
Node result = head;
if(index == 0){
head = head.next;
}else{
Node target = head;
Node previous = head;
int pos = 0;
while(pos != index){
previous = target;
target = target.next;
pos++;
}
previous.next = target.next;
result = target;
}
size--;
return result;
}
/**
* 删除指定元素
* @return
*/
public Node removeNode(Object obj){
Node target = head;
Node previoust = head;
if(obj.equals(target.data)){
head = head.next;
size--;
}else{
while(target.next!=null){
if(obj.equals(target.next.data)){
previoust = target;
target = target.next;
size--;
break;
}else{
target = target.next;
previoust = previoust.next;
}
}
previoust.next = target.next;
}
return target;
}
/**
* 返回指定元素
* @return
*/
public Node findNode(Object obj){
Node target = head;
while(target.next!=null){
if(obj.equals(target.data)){
return target;
}else{
target = target.next;
}
}
return null;
}
/**
* 输出链表元素
*/
public void show(){
if(size > 0){
Node node = head;
int length = size;
System.out.print("[");
while(length > 0){
if(length == 1){
System.out.print(node.data);
}else{
System.out.print(node.data+",");
}
node = node.next;
length--;
}
System.out.println("]");
}else{
System.out.println("[]");
}
}
}双向链表
双向链表是相对单链表来讲的，区别在于单链表中只有一个指针指向下一个节点，是单向连接的，只能从当前节点访问它的后继节点。而双向链表顾名思义是双向连接的，既可以从当前节点访问到后继节点，也可以访问到前驱节点，所以在双向链表中有两个指针，一个叫做后继指针，指向下一个节点，另一个叫做前驱指针，指向它的上一个节点，双向链表的结构如下图所示。
双向链表相比于单链表会占用更多的内存空间，因为多了一个指针来存储前驱节点的内存地址。虽然如此，但是在某些操作上，相比于单链表，双向链表可以极大地提升效率。
比如要删除链表中的某个节点，那么我们就需要获取到目标节点的前驱节点，然后将前驱节点的指针指向目标节点的下一个节点，如下图所示。
如上所示，删除节点必须先找到其前驱节点，在单链表中是不会记录元素的前驱节点的，所以必须从头开始遍历链表，直到找到目标节点的前驱节点，时间复杂度为 O(n)。
如果是双向链表的结构，每一个节点都会记录其前驱节点，可直接获取，所以此时的时间复杂度为 O(1)。
搞清楚了双向链表的概念，接下来我们用 Java 来实现双向链表的结构。
package com.southwind.link;
public class DoubleNode {
//数据
public Object data;
//下一个节点
public DoubleNode next;
//上一个节点
public DoubleNode previous;
public DoubleNode(Object data){
this.data = data;
}
}package com.southwind.link;
public class DoubleLinkedList {
public int size;
public DoubleNode head;
/**
* 添加元素
* @param obj
* @return
*/
public DoubleNode add(Object obj){
DoubleNode newNode = new DoubleNode(obj);
if(size == 0){
head = newNode;
}else{
DoubleNode target = head;
while(target.next!=null){
target = target.next;
}
target.next = newNode;
newNode.previous = target;
}
size++;
return newNode;
}
/**
* 在指定位置插入元素
* @return
*/
public DoubleNode insert(int index,Object obj){
if(index >= size){
return null;
}
DoubleNode newNode = new DoubleNode(obj);
if(index == 0){
newNode.next = head;
head.previous = newNode;
head = newNode;
}else{
DoubleNode target = head;
int pos = 0;
while(pos != index){
target = target.next;
pos++;
}
newNode.previous = target.previous;
newNode.previous.next = newNode;
newNode.next = target;
}
size++;
return newNode;
}
/**
* 删除链表头部元素
* @return
*/
public DoubleNode removeHead(){
if(size > 0){
DoubleNode node = head;
head = head.next;
size--;
return node;
}else{
return null;
}
}
/**
* 删除指定位置元素
* @return
*/
public DoubleNode remove(int index){
if(index >= size){
return null;
}
DoubleNode result = head;
if(index == 0){
DoubleNode node = head;
head = head.next;
}else{
DoubleNode target = head;
int pos = 0;
while(pos != index){
target = target.next;
pos++;
}
target.previous.next = target.next;
}
size--;
return result;
}
/**
* 删除指定元素
* @return
*/
public DoubleNode removeNode(Object obj){
DoubleNode target = head;
if(obj.equals(target.data)){
DoubleNode node = head;
head = head.next;
size--;
}else{
while(target.next!=null){
if(obj.equals(target.data)){
target.previous.next = target.next;
size--;
break;
}
target = target.next;
}
}
return target;
}
/**
* 返回指定元素
* @return
*/
public DoubleNode findNode(Object obj){
DoubleNode target = head;
while(target.next!=null){
if(obj.equals(target.data)){
return target;
}else{
target = target.next;
}
}
if(target.next==null && obj.equals(target.data)){
return target;
}
return null;
}
/**
* 输出链表元素
*/
public void show(){
if(size > 0){
DoubleNode node = head;
int length = size;
System.out.print("[");
while(length > 0){
if(length == 1){
System.out.print(node.data);
}else{
System.out.print(node.data+",");
}
node = node.next;
length--;
}
System.out.println("]");
}else{
System.out.println("[]");
}
}
}本文参与 腾讯云自媒体分享计划，分享自微信公众号。
原始发表：2019-06-03，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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