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一文搞定雙鏈表,讓你徹底弄懂線性表的鏈?zhǔn)綄崿F(xiàn)

來源: 責(zé)編: 時間:2023-11-08 09:11:06 338觀看
導(dǎo)讀前言前面有很詳細(xì)的講過線性表(順序表和鏈表),當(dāng)時講的鏈表以單鏈表為主,但在實際應(yīng)用中雙鏈表有很多應(yīng)用場景,例如大家熟知的LinkedList。雙鏈表與單鏈表區(qū)別單鏈表和雙鏈表都是線性表的鏈?zhǔn)綄崿F(xiàn),它們的主要區(qū)別在于節(jié)點

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前言

前面有很詳細(xì)的講過線性表(順序表和鏈表),當(dāng)時講的鏈表以單鏈表為主,但在實際應(yīng)用中雙鏈表有很多應(yīng)用場景,例如大家熟知的LinkedList。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

雙鏈表與單鏈表區(qū)別

單鏈表和雙鏈表都是線性表的鏈?zhǔn)綄崿F(xiàn),它們的主要區(qū)別在于節(jié)點結(jié)構(gòu)。單鏈表的節(jié)點包含數(shù)據(jù)字段 data 和一個指向下一個節(jié)點的指針 next,而雙鏈表的節(jié)點除了 data 和 next,還包含指向前一個節(jié)點的指針 pre。這個區(qū)別會導(dǎo)致它們在操作上有些差異。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

單鏈表:

單鏈表的一個節(jié)點,有儲存數(shù)據(jù)的data,還有后驅(qū)節(jié)點next(指針)。單鏈表想要遍歷的操作都得從前節(jié)點—>后節(jié)點GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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雙鏈表:

雙鏈表的一個節(jié)點,有存儲數(shù)據(jù)的data,也有后驅(qū)節(jié)點next(指針),這和單鏈表是一樣的,但它還有一個前驅(qū)節(jié)點pre(指針)。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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雙鏈表結(jié)構(gòu)的設(shè)計

上一篇講單鏈表的時候,當(dāng)時設(shè)計一個帶頭結(jié)點的鏈表就錯過了不帶頭結(jié)點操作方式,這里雙鏈表就不帶頭結(jié)點設(shè)計實現(xiàn)。所以本文構(gòu)造的這個雙鏈表是:不帶頭節(jié)點、帶尾指針(tail)的雙向鏈表。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

對于鏈表主體:

public class DoubleLinkedList<T> {    private Node<T> head;    private Node<T> tail;    private int size;    public DoubleLinkedList(){        this.head = null;        this.tail = null;        size = 0;    }    public void addHead(T data){}    public void add(T data, int index){}    public void addTail(T data){}    public void deleteHead(){}    public void delete(int index){}    public void deleteTail(int index){}    public T get(int index){}    public int getSize() {        return size;    }    private static class Node<T> {        T data;        Node<T> pre;        Node<T> next;        public Node() {        }        public Node(T data) {            this.data = data;        }    }}

具體操作分析

對于一個鏈表主要的操作還是增刪,查詢的話不做詳細(xì)解釋。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

剖析增刪其實可以發(fā)現(xiàn)大概有頭插入、編號插入、末尾插入、頭刪除、編號刪除、尾刪除幾種情況。然而這幾種關(guān)于頭尾操作的可能會遇到臨界點比如鏈表為空時插入刪除、或者刪除節(jié)點鏈表為空。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

這個操作是不帶頭結(jié)點的操作,所以復(fù)雜性會高一些!GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

頭插入

頭插入?yún)^(qū)分頭為空和頭不為空兩種情況。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

頭為空:這種情況head和tail都指向新節(jié)點。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

頭不為空:GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

  • 新節(jié)點的next指向head
  • head的pre指向新節(jié)點
  • head指向新節(jié)點(認(rèn)新節(jié)點為head)

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尾插入

尾插需要考慮tail為null和不為null的情況。流程和頭插類似,需要考慮tail指針最后的指向。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

tail為null:此時head也為null,head和tail指向新節(jié)點。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

tail不為null:GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

  • 新節(jié)點的pre指向tail
  • tail的next指向新節(jié)點
  • tail指向新節(jié)點

編號插入

按編號插入分情況討論,如果是頭插或者尾插就直接調(diào)用對應(yīng)的方法。普通方法的實現(xiàn)方式比較靈活,可以找到前驅(qū)節(jié)點和后驅(qū)節(jié)點,然后進(jìn)行指針插入,但是往往很多時候只用一個節(jié)點完成表示和相關(guān)操作,就非常考驗對表示的理解,這里假設(shè)只找到preNode節(jié)點。 index為0:調(diào)用頭插。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

index為size:調(diào)用尾插GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

index在(0,size):GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

  • 找到前驅(qū)節(jié)點preNode。
  • 新節(jié)點next指向nextNode(此時用preNode.next表示)。
  • nextNode(此時新節(jié)點.next和preNode.next都可表示)的pre指向新節(jié)點。
  • preNode的next指向新節(jié)點。
  • 新節(jié)點的pre指向preNode。

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頭刪除

頭刪除需要注意的就是刪除不為空時候頭刪除只和head節(jié)點有關(guān)GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

head不為null:GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

  • head = head.next 表示頭指針指向下一個節(jié)點
  • head 如果不為null(有可能就一個節(jié)點),head.pre = null 斷掉與前一個節(jié)點聯(lián)系 ;head如果為null,說明之前就一個節(jié)點head和pre都指向第一個節(jié)點,此時需要設(shè)置tail為null。

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尾刪除

尾刪除和頭刪除類似,考慮好tail節(jié)點情況GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

如果tail不為null:GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

  • tail = tail.pre。
  • 如果tail不為null,那么tail.next = null 表示刪除最后一個,如果tail為null,說明之前head和tail都指向一個唯一節(jié)點,這時候需要head = null。

編號刪除

編號刪除和編號插入類似,先考慮是否為頭尾操作,然后再進(jìn)行正常操作。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

index為0:調(diào)用頭刪GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

index為size:調(diào)用尾刪GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

index在(0,size):GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

  • 找到待刪除節(jié)點current。
  • 前驅(qū)節(jié)點(current.pre)的next指向后驅(qū)節(jié)點(current.next)。
  • 后驅(qū)節(jié)點的pre指向前驅(qū)節(jié)點。

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完整代碼

根據(jù)上面的流程,實現(xiàn)一個不帶頭結(jié)點的雙鏈表,在查找方面,可以根據(jù)靠頭近還是尾近,選擇從頭或者尾開始遍歷。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

代碼:GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

/* * 不帶頭節(jié)點的 */package code.linearStructure;/** * @date 2023.11.02 * @author bigsai * @param <T> */public class DoubleLinkedList<T> {    private Node<T> head;    private Node<T> tail;    private int size;    public DoubleLinkedList() {        this.head = null;        this.tail = null;        size = 0;    }    // 在鏈表頭部添加元素    public void addHead(T data) {        Node<T> newNode = new Node<>(data);        if (head == null) {            head = newNode;            tail = newNode;        } else {            newNode.next = head;            head.pre = newNode;            head = newNode;        }        size++;    }    // 在指定位置插入元素    public void add(T data, int index) {        if (index < 0 || index > size) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Index is out of bounds");        }        if (index == 0) {            addHead(data);        } else if (index == size) {            addTail(data);        } else {            Node<T> newNode = new Node<>(data);            Node<T> preNode = getNode(index-1);            //step 1 2 新節(jié)點與后驅(qū)節(jié)點建立聯(lián)系            newNode.next = preNode;            preNode.next.pre = newNode;            //step 3 4 新節(jié)點與前驅(qū)節(jié)點建立聯(lián)系            preNode.next = newNode;            newNode.pre = preNode;            size++;        }    }    // 在鏈表尾部添加元素    public void addTail(T data) {        Node<T> newNode = new Node<>(data);        if (tail == null) {            head = newNode;            tail = newNode;        } else {            newNode.pre = tail;            tail.next = newNode;            tail = newNode;        }        size++;    }    // 刪除頭部元素    public void deleteHead() {        if (head != null) {            head = head.next;            if (head != null) {                head.pre = null;            } else { //此時說明之前head和tail都指向唯一節(jié)點,鏈表刪除之后head和tail都應(yīng)該指向null                tail = null;            }            size--;        }    }    // 刪除指定位置的元素    public void delete(int index) {        if (index < 0 || index >= size) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Index is out of bounds");        }        if (index == 0) {            deleteHead();        } else if (index == size - 1) {            deleteTail();        } else {            Node<T> current = getNode(index);            current.pre.next = current.next;            current.next.pre = current.pre;            size--;        }    }    // 刪除尾部元素    public void deleteTail() {        if (tail != null) {            tail = tail.pre;            if (tail != null) {                tail.next = null;            } else {//此時說明之前head和tail都指向唯一節(jié)點,鏈表刪除之后head和tail都應(yīng)該指向null                head = null;            }            size--;        }    }    // 獲取指定位置的元素    public T get(int index) {        if (index < 0 || index >= size) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Index is out of bounds");        }        Node<T> node = getNode(index);        return node.data;    }    // 獲取鏈表的大小    public int getSize() {        return size;    }    private Node<T> getNode(int index) {        if (index < 0 || index >= size) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Index is out of bounds");        }        if (index < size / 2) {            Node<T> current = head;            for (int i = 0; i < index; i++) {                current = current.next;            }            return current;        } else {            Node<T> current = tail;            for (int i = size - 1; i > index; i--) {                current = current.pre;            }            return current;        }    }    private static class Node<T> {        T data;        Node<T> pre;        Node<T> next;        public Node(T data) {            this.data = data;        }    }}

結(jié)語

在插入刪除的步驟,很多人可能因為繁瑣的過程而弄不明白,這個操作的寫法可能是多樣的,但本質(zhì)操作都是一致的,要保證能成功表示節(jié)點并操作,這個可以畫個圖一步一步捋一下,看到其他不同版本有差距也是正常的。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

還有很多人可能對一堆next.next搞不清楚,那我教你一個技巧,如果在等號右側(cè),那么它表示一個節(jié)點,如果在等號左側(cè),那么除了最后一個.next其他的表示節(jié)點。例如node.next.next.next可以看成(node.next.next).next。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

在做數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法鏈表相關(guān)題的時候,不同題可能給不同節(jié)點去完成插入、刪除操作。這種情況操作時候要謹(jǐn)慎先后順序防止破壞鏈表結(jié)構(gòu)。GUj28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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