《数据结构》线性表——链式存储结构
2024-06-05 20:55:31
线性表链式存储结构简称链表，与顺序不同的是链表中的结点不仅包含有元素本身的信息，还包含有元素之间的逻辑关系的信息！！！
注意：在java中不存在指针的概念，这里的指针成员实际上存放的是后继结点或者前驱结点的引用！
目录
一、链表的介绍
二、构建单链表
1、单链表泛型类：
2、头插法建表
3、尾插法建表
4、在线性表的末尾添加一个元素e
5、求线性表长度
6、设置线性表的长度
7、返回线性表中序号为i的元素
8、设置序号i的元素为e
9、查找第一个为e的元素的序号
10、交换序号i和序号j的元素
11、在线性表中序号i位置插入元素e
12、在线性表中删除序号i位置的元素
13、将线性表转换为字符串
14、单链表完整代码
三、构建双链表
1、双链表结点泛型类
2、头插法建表
3、尾插法建表
4、在线性表的末尾添加一个元素e
5、求线性表长度
6、设置线性表的长度
7、返回线性表中序号为i的元素
8、设置序号i的元素为e
9、查找第一个为e的元素的序号
10、在线性表中序号i位置插入元素e
11、在线性表中删除序号i位置的元素
12、将线性表转换为字符串
13、双链表完整代码
一、链表的介绍
链表分为两种，一种是单链表，另一个是双链表。
- 单链表：每个结点只设置一个指向其后继结点的指针成员。
- 双链表：每个结点中只设置两个指针成员，分别用于指向其前驱结点和后继结点。
(a)单链表
(b) 双链表
双链表中的头结点不存放任何数据元素（空表是仅包含头结点的链表），存放序号为0的元素的结点称为开始结点或者首结点，存放终端元素的结点称为终端结点或者尾结点。
一般链表的长度不计头结点，仅仅指其中数据结点的个数。
由上图可以看出，其实链表的逻辑结构就像一串珠子，我们可以这么来理解，容易记忆！
图片来源于百度，侵删！
二、构建单链表
1、单链表泛型类：
class LinkNode<E> //单链表结点泛型类
{E data;LinkNode<E> next;public LinkNode() { //构造方法next=null;}public LinkNode(E d) //重载构造方法{data=d;next=null;}
}public class LinkListClass<E> //单链表泛型类
{LinkNode<E> head; //存放头结点public LinkListClass() //构造方法{head=new LinkNode<E>(); //创建头结点head.next=null;}private LinkNode<E> geti(int i) //返回序号为i的结点{LinkNode<E> p=head;int j=-1;while (j<i){j++;p=p.next;}return p;}//线性表的基本运算算法
}2、头插法建表
public void CreateListF(E[] a) //头插法：由数组a整体建立单链表{LinkNode<E> s;for (int i=0;i<a.length;i++) //循环建立数据结点s{s=new LinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点ss.next=head.next; //将s结点插入到开始结点之前,头结点之后head.next=s;}}
3、尾插法建表
public void CreateListR(E[] a) //尾插法：由数组a整体建立单链表{LinkNode<E> s,t;t=head; //t始终指向尾结点,开始时指向头结点for (int i=0;i<a.length;i++) { //循环建立数据结点ss=new LinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点st.next=s; //将s结点插入t结点之后t=s;}t.next=null; //将尾结点的next字段置为null}4、在线性表的末尾添加一个元素e
public void Add(E e) //在线性表的末尾添加一个元素e{LinkNode<E> s=new LinkNode<E>(e); //新建结点sLinkNode<E> p=head;while (p.next!=null) //查找尾结点pp=p.next;p.next=s; //在尾结点之后插入结点s}
5、求线性表长度
public int size() //求线性表长度{LinkNode<E> p=head;int cnt=0;while (p.next!=null) //找到尾结点为止{cnt++;p=p.next;}return cnt;}6、设置线性表的长度
public void Setsize(int nlen) //设置线性表的长度{int len=size();if (nlen<0 || nlen>len)throw new IllegalArgumentException("设置长度:n不在有效范围内");if (nlen==len) return;LinkNode<E> p=geti(nlen-1); //找到序号为nlen-1的结点pp.next=null; //将结点p置为尾结点}7、返回线性表中序号为i的元素
public E GetElem(int i) //返回线性表中序号为i的元素{int len=size();if (i<0 || i>len-1)throw new IllegalArgumentException("查找:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点preturn (E)p.data;}8、设置序号i的元素为e
public void SetElem(int i,E e) //设置序号i的元素为e{if (i<0 || i>size()-1)throw new IllegalArgumentException("设置:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点pp.data=e;}9、查找第一个为e的元素的序号
public int GetNo(E e) //查找第一个为e的元素的序号{int j=0;LinkNode<E> p=head.next; while (p!=null && !p.data.equals(e)){j++; //查找元素ep=p.next;}if (p==null) //未找到时返回-1return -1;elsereturn j; //找到后返回其序号}10、交换序号i和序号j的元素
public void swap(int i,int j) //交换序号i和序号j的元素{LinkNode<E> p=geti(i);LinkNode<E> q=geti(j);E tmp=p.data;p.data=q.data;q.data=tmp;} 11、在线性表中序号i位置插入元素e
public void Insert(int i, E e) //在线性表中序号i位置插入元素e{if (i<0 || i>size()) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("插入:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> s=new LinkNode<E>(e); //建立新结点s LinkNode<E> p=head=geti(i-1); //找到序号为i-1的结点ps.next=p.next; //在p结点后面插入s结点p.next=s;}12、在线性表中删除序号i位置的元素
public void Delete(int i) //在线性表中删除序号i位置的元素{if (i<0 || i>size()-1) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("删除:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> p=geti(i-1); //找到序号为i-1的结点pp.next=p.next.next; //删除p结点的后继结点}13、将线性表转换为字符串
public String toString() //将线性表转换为字符串{String ans="";LinkNode<E> p=head.next;while (p!=null){ans+=p.data+" ";p=p.next;}return ans;}14、单链表完整代码
import java.util.*;
@SuppressWarnings("unchecked")
class LinkNode<E> //单链表结点泛型类
{E data;LinkNode<E> next;public LinkNode() { //构造方法next=null;}public LinkNode(E d) //重载构造方法{data=d;next=null;}
}public class LinkListClass<E> //单链表泛型类
{LinkNode<E> head; //存放头结点public LinkListClass() //构造方法{head=new LinkNode<E>(); //创建头结点head.next=null;}private LinkNode<E> geti(int i) //返回序号为i的结点{LinkNode<E> p=head;int j=-1;while (j<i){j++;p=p.next;}return p;}//线性表的基本运算算法 public void CreateListF(E[] a) //头插法：由数组a整体建立单链表{LinkNode<E> s;for (int i=0;i<a.length;i++) //循环建立数据结点s{s=new LinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点ss.next=head.next; //将s结点插入到开始结点之前,头结点之后head.next=s;}}public void CreateListR(E[] a) //尾插法：由数组a整体建立单链表{LinkNode<E> s,t;t=head; //t始终指向尾结点,开始时指向头结点for (int i=0;i<a.length;i++) { //循环建立数据结点ss=new LinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点st.next=s; //将s结点插入t结点之后t=s;}t.next=null; //将尾结点的next字段置为null}public void Add(E e) //在线性表的末尾添加一个元素e{LinkNode<E> s=new LinkNode<E>(e); //新建结点sLinkNode<E> p=head;while (p.next!=null) //查找尾结点pp=p.next;p.next=s; //在尾结点之后插入结点s}public int size() //求线性表长度{LinkNode<E> p=head;int cnt=0;while (p.next!=null) //找到尾结点为止{cnt++;p=p.next;}return cnt;}public void Setsize(int nlen) //设置线性表的长度{int len=size();if (nlen<0 || nlen>len)throw new IllegalArgumentException("设置长度:n不在有效范围内");if (nlen==len) return;LinkNode<E> p=geti(nlen-1); //找到序号为nlen-1的结点pp.next=null; //将结点p置为尾结点}public E GetElem(int i) //返回线性表中序号为i的元素{int len=size();if (i<0 || i>len-1)throw new IllegalArgumentException("查找:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点preturn (E)p.data;}public void SetElem(int i,E e) //设置序号i的元素为e{if (i<0 || i>size()-1)throw new IllegalArgumentException("设置:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点pp.data=e;}public int GetNo(E e) //查找第一个为e的元素的序号{int j=0;LinkNode<E> p=head.next; while (p!=null && !p.data.equals(e)){j++; //查找元素ep=p.next;}if (p==null) //未找到时返回-1return -1;elsereturn j; //找到后返回其序号}public void swap(int i,int j) //交换序号i和序号j的元素{LinkNode<E> p=geti(i);LinkNode<E> q=geti(j);E tmp=p.data;p.data=q.data;q.data=tmp;} public void Insert(int i, E e) //在线性表中序号i位置插入元素e{if (i<0 || i>size()) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("插入:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> s=new LinkNode<E>(e); //建立新结点s LinkNode<E> p=head=geti(i-1); //找到序号为i-1的结点ps.next=p.next; //在p结点后面插入s结点p.next=s;}public void Delete(int i) //在线性表中删除序号i位置的元素{if (i<0 || i>size()-1) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("删除:位置i不在有效范围内");LinkNode<E> p=geti(i-1); //找到序号为i-1的结点pp.next=p.next.next; //删除p结点的后继结点}public String toString() //将线性表转换为字符串{String ans="";LinkNode<E> p=head.next;while (p!=null){ans+=p.data+" ";p=p.next;}return ans;}
}
三、构建双链表
1、双链表结点泛型类
class DLinkNode<E> //双链表结点泛型类
{E data;DLinkNode<E> prior; //前驱结点指针DLinkNode<E> next; //后继结点指针public DLinkNode() //构造方法{ prior=null;next=null;}public DLinkNode(E d) //重载构造方法{data=d;prior=null;next=null;}
}public class DLinkListClass<E> //双链表泛型类
{DLinkNode<E> dhead; //存放头结点public DLinkListClass() //构造方法{dhead=new DLinkNode<E>(); //创建头结点dhead.prior=null;dhead.next=null;}private DLinkNode<E> geti(int i) //返回序号为i的结点{DLinkNode<E> p=dhead;int j=-1;while (j<i){j++;p=p.next;}return p;}//线性表的基本运算算法
}2、头插法建表
public void CreateListF(E[] a) //头插法：由数组a整体建立双链表{DLinkNode<E> s;for (int i=0;i<a.length;i++) //循环建立数据结点s{s=new DLinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点s，将其插入到表头s.next=dhead.next; //修改s结点的next字段if (dhead.next!=null) //修改头结点的非空后继结点的prior字段dhead.next.prior=s;dhead.next=s; //修改头结点的next字段s.prior=dhead; //修改s结点的prior字段}}3、尾插法建表
public void CreateListR(E[] a) //尾插法：由数组a整体建立双链表{DLinkNode<E> s,t;t=dhead; //t始终指向尾结点,开始时指向头结点for (int i=0;i<a.length;i++) //循环建立数据结点s{ s=new DLinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点st.next=s; //将s结点插入t结点之后s.prior=t; t=s;}t.next=null; //将尾结点的next字段置为null}4、在线性表的末尾添加一个元素e
public void Add(E e) //在线性表的末尾添加一个元素e{DLinkNode<E> s=new DLinkNode<E>(e); //新建结点sDLinkNode<E> p=dhead;while (p.next!=null) //查找尾结点pp=p.next;p.next=s; //在尾结点之后插入结点ss.prior=p;}5、求线性表长度
public int size() //求线性表长度{DLinkNode<E> p=dhead;int cnt=0;while (p.next!=null) //找到尾结点为止{cnt++;p=p.next;}return cnt;}6、设置线性表的长度
public void Setsize(int nlen) //设置线性表的长度{int len=size();if (nlen<0 || nlen>len)throw new IllegalArgumentException("设置长度:n不在有效范围内");if (nlen==len) return;DLinkNode<E> p=geti(nlen-1); //找到序号为nlen-1的结点pp.next=null; //将结点p置为尾结点}7、返回线性表中序号为i的元素
public E GetElem(int i) //返回线性表中序号为i的元素{int len=size();if (i<0 || i>len-1)throw new IllegalArgumentException("查找:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点preturn (E)p.data;}8、设置序号i的元素为e
public void SetElem(int i,E e) //设置序号i的元素为e{if (i<0 || i>size()-1)throw new IllegalArgumentException("设置:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点pp.data=e;}9、查找第一个为e的元素的序号
public int GetNo(E e) //查找第一个为e的元素的序号{int j=0;DLinkNode<E> p=dhead.next; while (p!=null && !p.data.equals(e)){j++; //查找元素ep=p.next;}if (p==null) //未找到时返回-1return -1;elsereturn j; //找到后返回其序号}10、在线性表中序号i位置插入元素e
public void Insert(int i, E e) //在线性表中序号i位置插入元素e{if (i<0 || i>size()) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("插入:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> s=new DLinkNode<E>(e); //建立新结点s DLinkNode<E> p=dhead=geti(i-1); //找到序号为i-1的结点p,其后插入s结点s.next=p.next; //修改s结点的next字段if (p.next!=null) //修改p结点的非空后继结点的prior字段p.next.prior=s;p.next=s; //修改p结点的next字段s.prior=p; //修改s结点的prior字段}11、在线性表中删除序号i位置的元素
public void Delete(int i) //在线性表中删除序号i位置的元素{if (i<0 || i>size()-1) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("删除:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点p,删除该结点p.prior.next=p.next; //修改p结点的前驱结点的next字段if (p.next!=null) //修改p结点非空后继结点的prior字段p.next.prior=p.prior;}12、将线性表转换为字符串
public String toString() //将线性表转换为字符串{String ans="";DLinkNode<E> p=dhead.next;while (p!=null){ans+=p.data+" ";p=p.next;}return ans;}13、双链表完整代码
import java.util.*;
@SuppressWarnings("unchecked")
class DLinkNode<E> //双链表结点泛型类
{E data;DLinkNode<E> prior; //前驱结点指针DLinkNode<E> next; //后继结点指针public DLinkNode() //构造方法{ prior=null;next=null;}public DLinkNode(E d) //重载构造方法{data=d;prior=null;next=null;}
}public class DLinkListClass<E> //双链表泛型类
{DLinkNode<E> dhead; //存放头结点public DLinkListClass() //构造方法{dhead=new DLinkNode<E>(); //创建头结点dhead.prior=null;dhead.next=null;}private DLinkNode<E> geti(int i) //返回序号为i的结点{DLinkNode<E> p=dhead;int j=-1;while (j<i){j++;p=p.next;}return p;}//线性表的基本运算算法 public void CreateListF(E[] a) //头插法：由数组a整体建立双链表{DLinkNode<E> s;for (int i=0;i<a.length;i++) //循环建立数据结点s{s=new DLinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点s，将其插入到表头s.next=dhead.next; //修改s结点的next字段if (dhead.next!=null) //修改头结点的非空后继结点的prior字段dhead.next.prior=s;dhead.next=s; //修改头结点的next字段s.prior=dhead; //修改s结点的prior字段}}public void CreateListR(E[] a) //尾插法：由数组a整体建立双链表{DLinkNode<E> s,t;t=dhead; //t始终指向尾结点,开始时指向头结点for (int i=0;i<a.length;i++) //循环建立数据结点s{ s=new DLinkNode<E>(a[i]); //新建存放a[i]元素的结点st.next=s; //将s结点插入t结点之后s.prior=t; t=s;}t.next=null; //将尾结点的next字段置为null}public void Add(E e) //在线性表的末尾添加一个元素e{DLinkNode<E> s=new DLinkNode<E>(e); //新建结点sDLinkNode<E> p=dhead;while (p.next!=null) //查找尾结点pp=p.next;p.next=s; //在尾结点之后插入结点ss.prior=p;}public int size() //求线性表长度{DLinkNode<E> p=dhead;int cnt=0;while (p.next!=null) //找到尾结点为止{cnt++;p=p.next;}return cnt;}public void Setsize(int nlen) //设置线性表的长度{int len=size();if (nlen<0 || nlen>len)throw new IllegalArgumentException("设置长度:n不在有效范围内");if (nlen==len) return;DLinkNode<E> p=geti(nlen-1); //找到序号为nlen-1的结点pp.next=null; //将结点p置为尾结点}public E GetElem(int i) //返回线性表中序号为i的元素{int len=size();if (i<0 || i>len-1)throw new IllegalArgumentException("查找:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点preturn (E)p.data;}public void SetElem(int i,E e) //设置序号i的元素为e{if (i<0 || i>size()-1)throw new IllegalArgumentException("设置:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点pp.data=e;}public int GetNo(E e) //查找第一个为e的元素的序号{int j=0;DLinkNode<E> p=dhead.next; while (p!=null && !p.data.equals(e)){j++; //查找元素ep=p.next;}if (p==null) //未找到时返回-1return -1;elsereturn j; //找到后返回其序号}public void Insert(int i, E e) //在线性表中序号i位置插入元素e{if (i<0 || i>size()) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("插入:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> s=new DLinkNode<E>(e); //建立新结点s DLinkNode<E> p=dhead=geti(i-1); //找到序号为i-1的结点p,其后插入s结点s.next=p.next; //修改s结点的next字段if (p.next!=null) //修改p结点的非空后继结点的prior字段p.next.prior=s;p.next=s; //修改p结点的next字段s.prior=p; //修改s结点的prior字段}public void Delete(int i) //在线性表中删除序号i位置的元素{if (i<0 || i>size()-1) //参数错误抛出异常throw new IllegalArgumentException("删除:位置i不在有效范围内");DLinkNode<E> p=geti(i); //找到序号为i的结点p,删除该结点p.prior.next=p.next; //修改p结点的前驱结点的next字段if (p.next!=null) //修改p结点非空后继结点的prior字段p.next.prior=p.prior;}public String toString() //将线性表转换为字符串{String ans="";DLinkNode<E> p=dhead.next;while (p!=null){ans+=p.data+" ";p=p.next;}return ans;}
}
好啦！内容有点多！！！到此链表的内容已经学习完毕，学会上面全部内容，分分钟手撕链表不是问题！！！
关注我，持续更新数据结构与算法的内容，感兴趣的可以关注我的专栏！
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