資料結構之鍊錶

一、鍊錶的特點

二、虛擬頭結點

三、鍊錶的實現

1、定義linkedlist

2、構造方法

3、基本方法

4、新增元素

5、查詢元素

6、修改元素

7、刪除元素

鍊錶是一種物理儲存單元上非連續、非順序的資料結構。前幾篇我們講到的陣列也好，基於陣列實現的棧和佇列也好，都是靜態的資料結構，都需要處理容量的問題。而鍊錶是真正的動態資料結構，也是最簡單的動態資料結構。

簡單的總結一下鍊錶的一些概念和特點：

（1）鍊錶是由0或多個結點構成的

（2）除頭結點外，每個結點都有乙個前驅結點

（3）除尾結點外，每個結點都有乙個後繼結點

為了後面自定義鍊錶方便，在這裡提及乙個概念：虛擬頭結點。啥意思呢，我們從鍊錶的特點中知道，頭結點是沒有前驅結點的，那在定義鍊錶時，需要對頭結點特殊處理。因此，為了後面實現鍊錶時免去這個煩惱，我們可以給鍊錶設定乙個假的頭結點，這個頭結點是空的，稱為虛擬頭結點，它的後繼結點是真正的頭結點。

沒有虛擬頭結點的鍊錶：

有虛擬頭結點的鍊錶：

前幾篇文章我們手動封裝實現了動態陣列，並且基於動態陣列實現了棧和佇列。這篇文章也一樣，我們在了解了鍊錶的特點後，也手動去實現乙個鍊錶。

public class linkedlist
public node(e e) 
public node() }}

上面我們說到虛擬頭結點這個概念，在構造方法中，我們建立虛擬頭結點，如下：

private node dummyhead;
private int size;
public linkedlist()

仍然提供幾個基本方法，獲取當前鍊錶中結點個數、判斷鍊錶是否為空。如下：

public int getsize() 
//是否為空
public boolean isempty()

向鍊錶中新增乙個結點，其實就是找到要插入位置的前驅結點（prev），把插入結點（node）的後繼結點指向前驅結點（prev）的後繼結點，把前驅結點（prev）的後繼結點指向要插入的結點（node）。

例如，我們要把666這個元素插入到0,1,2,3,4這樣乙個鍊錶中index為2的位置。那麼，只需要把666這個結點的後繼指向2，把1這個結點的後繼指向666，如下圖所示：

反過來可以嗎？先把1這個結點的後繼指向666，再把666這個結點的後繼指向2。當然是不可以的。把1的後繼指向666後，那麼1和2的連線已經斷開了，而666和2也沒有任何連線。那麼，當我們再把666的後繼指向2時，就無法做到了。以下是**實現：

//index位置處新增新元素
public void add(int index, e e) 
node prev = dummyhead;
// 遍歷，找到要插入index的前驅
for (int i = 0; i < index; i++) 
//node node = new node(e);
= prev.next;
= node;
// 上面三句**可以簡化為下面一句
prev.next = new node(e, prev.next);
size++;
}

從鍊錶中查詢第index的元素，實現起來並不複雜：從0開始，遍歷到index為止，最後輸出當前結點。查詢鍊錶中是否含有某個元素e，實現起來也很簡單。**如下：

//獲得第index個元素
public e get(int index) 
node cur = dummyhead.next;
for (int i = 0; i < index; i++) 
return cur.e;
}//查詢鍊錶中是否有元素e
public boolean contains(e e) 
}return false;
}

修改鍊錶中的元素，實現起來也很簡單：從0遍歷鍊錶，到index停止。把當前結點的元素修改即可。**如下：

//修改第index個元素
public void set(int index, e e) 
node cur = dummyhead.next;
for (int i = 0; i < index; i++) 
cur.e = e;
}

那麼，如何從鍊錶中刪除乙個結點呢？從0開始遍歷，到index為止，找到index的前驅。新建乙個結點，指向前驅的後繼結點。前驅的後繼結點指向新建結點的後繼，最後把新建結點指向null，刪除這個結點。**如下：

// 刪除元素
public e remove(int index) 
node prev = dummyhead;
for (int i = 0; i < index; i++) 
node retnode = prev.next;
prev.next = retnode.next;
retnode.next = null;
size--;
return retnode.e;
}

經過上面一系列的步驟，我們實現了鍊錶，那麼我們是否可以基於鍊錶實現棧和佇列？當然是可以的。而且，實現起來非常簡單。只要我們還記得棧和佇列的特點，那麼基於鍊錶實現棧和佇列其實不是很困難，在這裡就不去手動實現了。

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