数组、单链表和双链表介绍 以及 双向链表的C/C++/Java实现

概要

线性表是一种线性结构，它是具有相同类型的n(n≥0)个数据元素组成的有限序列。本章先介绍线性表的几个基本组成部分：数组、单向链表、双向链表；随后给出双向链表的C、C++和Java三种语言的实现。内容包括：
数组
单向链表
双向链表
      1. C实现双链表
      2. C++实现双链表
      3. Java实现双链表

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数组

数组有上界和下界，数组的元素在上下界内是连续的。

存储10,20,30,40,50的数组的示意图如下：

数组的特点是：数据是连续的；随机访问速度快。
数组中稍微复杂一点的是多维数组和动态数组。对于C语言而言，多维数组本质上也是通过一维数组实现的。至于动态数组，是指数组的容量能动态增长的数组；对于C语言而言，若要提供动态数组，需要手动实现；而对于C++而言，STL提供了Vector；对于Java而言，Collection集合中提供了ArrayList和Vector。

 

单向链表

单向链表(单链表)是链表的一种，它由节点组成，每个节点都包含下一个节点的指针。

单链表的示意图如下：

表头为空，表头的后继节点是"节点10"(数据为10的节点)，"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点)，...

 

单链表删除节点

删除"节点30"
删除之前："节点20" 的后继节点为"节点30"，而"节点30" 的后继节点为"节点40"。
删除之后："节点20" 的后继节点为"节点40"。

 

单链表添加节点

在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"
添加之前："节点10" 的后继节点为"节点20"。
添加之后："节点10" 的后继节点为"节点15"，而"节点15" 的后继节点为"节点20"。

单链表的特点是：节点的链接方向是单向的；相对于数组来说，单链表的的随机访问速度较慢，但是单链表删除/添加数据的效率很高。

 

双向链表

双向链表(双链表)是链表的一种。和单链表一样，双链表也是由节点组成，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。

双链表的示意图如下：

表头为空，表头的后继节点为"节点10"(数据为10的节点)；"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点)，"节点20"的前继节点是"节点10"；"节点20"的后继节点是"节点30"，"节点30"的前继节点是"节点20"；...；末尾节点的后继节点是表头。

 

双链表删除节点

删除"节点30"
删除之前："节点20"的后继节点为"节点30"，"节点30" 的前继节点为"节点20"。"节点30"的后继节点为"节点40"，"节点40" 的前继节点为"节点30"。
删除之后："节点20"的后继节点为"节点40"，"节点40" 的前继节点为"节点20"。

 

双链表添加节点

在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"
添加之前："节点10"的后继节点为"节点20"，"节点20" 的前继节点为"节点10"。
添加之后："节点10"的后继节点为"节点15"，"节点15" 的前继节点为"节点10"。"节点15"的后继节点为"节点20"，"节点20" 的前继节点为"节点15"。

 

下面介绍双链表的实现，分别介绍C/C++/Java三种实现。

1. C实现双链表

实现代码
双向链表头文件(double_link.h)

 View Code

双向链表实现文件(double_link.c)

 View Code

双向链表测试程序(dlink_test.c)

 View Code

 

运行结果

----int_test----dlink_is_empty()=0dlink_size()=3dlink_get(0)=30dlink_get(1)=20dlink_get(2)=10----string_test----dlink_is_empty()=0dlink_size()=3dlink_get(0)=thirtydlink_get(1)=twentydlink_get(2)=ten----object_test----dlink_is_empty()=0dlink_size()=3dlink_get(0)=[30, vic]dlink_get(1)=[20, jody]dlink_get(2)=[10, sky]

 

2. C++实现双链表

实现代码
双向链表文件(DoubleLink.h)

 View Code

双向链表测试文件(DlinkTest.cpp)

 View Code

 

示例说明

在上面的示例中，我将双向链表的"声明"和"实现"都放在头文件中。而编程规范告诫我们：将类的声明和实现分离，在头文件(.h文件或.hpp)中尽量只包含声明，而在实现文件(.cpp文件)中负责实现！
那么为什么要这么做呢？这是因为，在双向链表的实现中，采用了模板；而C++编译器不支持对模板的分离式编译！简单点说，如果在DoubleLink.h中声明，而在DoubleLink.cpp中进行实现的话；当我们在其他类中创建DoubleLink的对象时，会编译出错。具体原因，可以参考"为什么C++编译器不能支持对模板的分离式编译"。

运行结果

----int_test----is_empty()=0size()=3pdlink(0)=30pdlink(1)=20pdlink(2)=10----string_test----is_empty()=0size()=3pdlink(0)=thirtypdlink(1)=twentypdlink(2)=ten----object_test----is_empty()=0size()=3pdlink(0)=[30, vic]pdlink(1)=[20, jody]pdlink(2)=[10, sky]

 

3. Java实现双链表

实现代码
双链表类(DoubleLink.java)

 View Code

测试程序(DlinkTest.java)

 View Code

运行结果

----int_test----isEmpty()=falsesize()=3dlink(0)=30dlink(1)=20dlink(2)=10----string_test----isEmpty()=falsesize()=3dlink(0)=thirtydlink(1)=twentydlink(2)=ten----object_test----isEmpty()=falsesize()=3dlink(0)=[30, vic]dlink(1)=[20, jody]dlink(2)=[10, sky]