Java資料結構-線性表之單鏈表LinkedList

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線性表的鏈式儲存結構，也稱之為鏈式表，鏈表；鏈表的儲存單元可以連續也可以不連續。
鏈表中的節點包含資料域和指標域，資料域為儲存資料元素資訊的域，指標域為儲存直接後繼位置（一般稱為指標）的域。

注意一個頭結點和頭指標的區別：
頭指標：

• 指向鏈表的第一個節點的指標，若鏈表有頭結點，則是指向頭結點的指標；
• 頭指標具有標識作用，所以常用頭指標作為鏈表的名字；
• 不論鏈表是否為空白，頭指標都不為空白；
• 是鏈表的必要元素。

頭結點：

• 頭結點是為了操作的統一和方便而設立的，放在第一個元素節點的前面，其資料域一般無意義，也可以存放鏈表的長度；
• 頭結點不是鏈表的必要元素。

這裡先講講單鏈表吧，其他的後面再講。
無頭結點的鏈表

有頭結點的鏈表

空鏈表

我試著用Java寫了一個LinkedList的代碼，如下：

package com.phn.datestructure;/** * @author 潘海南 * @Email [email protected] * @TODO 鏈式表 * @date 2015年7月18日 */public class FOLinkedList<E> {    //  單鏈表的頭結點    private FONode<E> header = null;    //  單鏈表的長度    private int size;    /**     * @TODO 預設的無參建構函式     */    public FOLinkedList() {        super();        this.header = new FONode<E>();        this.setSize();    }    /**     * @TODO 單鏈表添加元素     * @param e 資料元素類型     * @return true     */    public boolean add(E e) {        FONode<E> node = new FONode<E>(e);        if (header.getE() == null) {            header.setE(e);        } else {            FONode<E> lastNode = this.last(this.header);            lastNode.addNext(node);        }        this.size++;        return true;    }    /**     * @TODO 單鏈表插入元素     * @param index 插入位置     * @param e 資料元素類型     * @return true     */    public boolean insert(int index,E e) {        FONode<E> node = new FONode<E>(e);        FONode<E> preNode = this.get(index - 1);        node.addNext(preNode.next);        preNode.addNext(node);        this.size++;        return true;    }    /**     * @TODO 單鏈表刪除元素     * @param index 將要刪除的元素的索引位置     * @return E 刪除的元素     */    public FONode<E> remove(int index){        FONode<E> preNode = this.get(index-1);        FONode<E> node = preNode.next;        preNode.addNext(preNode.next.next);        node.addNext(null);        this.size--;        return node;    }    /**     * @TODO 根據元素索引位置擷取元素     * @param index 元素的索引位置     * @return E 元素e     */    public FONode<E> get(int index) {        validateIndex(index);        FONode<E> temp = this.header;        int i = 0;        while (i < index - 1) {            if (temp != null) {                temp = temp.next;                i++;            } else {                throw new RuntimeException("節點空值錯誤");            }        }        return temp;    }    /**     * @TODO 將單鏈表中索引位置為i的元素修改為元素e     * @param index 元素的索引位置     * @param e 需要修改成的元素     * @return true 修改成功標誌     */    public boolean set(int index, E e){        validateIndex(index);        FONode<E> oldNode = this.get(index);        oldNode.setE(e);        return true;    }    /**     * @TODO 驗證所給索引位置是否合法     * @param index 給出的索引位置     */    private void validateIndex(int index) {        if (index > this.size || index < 0) {            throw new RuntimeException("索引錯誤：" + index);        }    }    /**     * @TODO 擷取單鏈表的最後一個節點     * @param header 單鏈表的頭結點     * @return node 單鏈表的最後一個節點     */    private FONode<E> last(FONode<E> header) {        FONode<E> temp = header;        while (true) {            if (temp.next == null) {                return temp;            }            temp = temp.next;        }    }    @Override    public String toString() {        return "[" + this.NodesToString(this.header) + "]";    }    /**     * @TODO 設定單鏈表的長度     * @param header 單鏈表的頭結點     * @return 單鏈表的節點字串序列     */    private String NodesToString(FONode<E> header) {        StringBuffer sb = new StringBuffer();        if (header != null) {            sb.append(header.getE());            FONode<E> temp = new FONode<E>();            temp = header.next;            while (temp != null) {                sb.append(", " + temp.getE());                temp = temp.next;            }        }        return sb.toString();    }    /**     * @TODO 設定單鏈表的長度     */    private void setSize() {        this.size = 0;    }    /**     * @TODO 擷取單鏈表的長度     * @return size 單鏈表的長度     */    public int size() {        return this.size;    }}

這裡也講講資料元素的插入和刪除操作；
插入操作示範如下：



代碼：

s->next = p->next;p->next = s;

這裡摘了《大話資料結構》的一段文字解釋：

刪除操作如：

一句代碼：

p->next = p->next->next;

結合上述代碼和圖例，可以看出單鏈表的刪除和插入操作都是由兩部分組成：

1. 遍曆尋找到需要操作的位置的那個元素；
2. 然後進行插入和刪除操作。

下面是摘自《大話資料結構》的分析：

單鏈表的整表建立
方法有頭插法和尾插法；
頭插法：相當於插隊的方法。如

相對於頭插法，尾插法更加合理一些。

單鏈表的整表刪除
下面是摘自《大話資料結構》的分析：

下面比較一下單鏈表和順序表：

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