简单数据结构实现——双链表

链表 (Linked List)，基本数据结构之一，是一种逻辑上的线性表，但是物理存储上是非线性的。在存储空间上分散排布，通过构造节点，以及节点中的前驱后驱指针来串联起所有的节点，顾名曰链表。这是一种随用随建的结构，删除起来也非常方便。链表的强项在于插入删除操作，但是链表的遍历是弱项，不能做到随机遍历，只能从头到尾顺序遍历。链表的还有一个好处是大小没有任何限制，java中自带的集合 ArrayList 就是一种链表结构（应该是单链表结构）。

在后面即将给出的实现，是双链表。即每个节点中即有一个前驱，也有一个后继，可以向后找到后继节点，也可以向前找到前驱节点。

单链表比双链表更简单，实现情形相差不大。

循环链表是头尾相接的链表，实现难度不会很大，有一些边界情况需要考虑，留待以后有兴趣的时候来实现。

如C语言等支持指针的语言中，链表一般使用指针来实现的，但是在java中的情况更简单，直接构造一个Node类（等于C中的结构体）来模拟节点，Node类中有两个Node型的变量：head和tail分别标明头尾节点。引入这两个虚拟节点可以消除很多特殊情况的处理，大大简化编程。还有一个属性data，即这个节点中真正有用的数据内容。

Node类可以考虑作为Linked List类的一个静态内部类。作为内部类，是因为这个Node类是强烈附属于链表类的，而且一般外部用户也理应对节点类没有兴趣。用static静态修饰是因为创建一个节点的时候可以不需要一个链表类的实例。

加入节点的方法add(AnyType x), add(int idx, AnyType x) 都将最终调用 addBefore(Node<AnyType> node, AnyType x)来解决。

剩下的一些细节看具体代码。

public class MyLinkedList<AnyType> implements Iterable<AnyType>{private Node<AnyType> head=new Node<AnyType>(null, null, null);private Node<AnyType> tail=new Node<AnyType>(null, null, null);private int size=0;private static class Node<AnyType>{AnyType data;Node<AnyType> prev;Node<AnyType> next;public Node(AnyType d, Node<AnyType> p, Node<AnyType> n){data=d;prev=p;next=n;}}public MyLinkedList(){head.next=tail;tail.prev=head;}public boolean isEmpty(){return size==0;}public int size(){return size;}public void clear(){head.next=tail;tail.prev=head;size=0;}public boolean add(AnyType x){add(size(),x);return true;}public void add(int idx, AnyType x){addBefore(getNode(idx),x);}public void addBefore(Node<AnyType> node, AnyType x){Node<AnyType> newNode=new Node<AnyType>(x,node.prev,node);newNode.prev.next=newNode;node.prev=newNode;size++;}//This will return the data of the node at position index.public AnyType get(int index){return getNode(index).data;}//Change the data of node at index, the old data will be returned.public AnyType set(int index, AnyType newVal){Node<AnyType> node=getNode(index);AnyType old=node.data;node.data=newVal;return old;}//Old data will be returned.public AnyType remove(int index){return remove(getNode(index));}public AnyType remove(Node<AnyType> node){AnyType old=node.data;node.prev.next=node.next;node.next.prev=node.prev;size--;return old;}public boolean isContained(AnyType x){boolean found=false;for(int i=0;i<size();i++){if(x==getNode(i).data){found=true;break;}}return found;}public int getIndex(AnyType value){if(isContained(value)){for(int i=0;i<size();i++){ if(value==getNode(i).data){return i;}}return Integer.MIN_VALUE;}else return Integer.MIN_VALUE;}//This is a private method because external users shouldn't be interested in the concept of nodes.//This will return the node at position index, not the data.private Node<AnyType> getNode(int index){/*/This is my solution, but it's not good enough.Used below if the solution from a book.It's better because it throws exception,It can also search from the tail to he half center to accelerate the preocess.*/if(index<0||index>size()) throw new IndexOutOfBoundsException();else{Node node=head.next;for(int i=0;i<index;i++){node=node.next;}return node;}/*Node<AnyType> p;if(index<0||index>size()) throw new IndexOutOfBoundsException();if(index<size()/2){p=head;for(int i=0;i<index;i++)p=p.next;}else{p=tail;for(int i=size();i>index;i--)p=p.prev;}return p;*/}public java.util.Iterator<AnyType> iterator(){return null;}public String toString(){String str="";str+="[";for(int i=0;i<size();i++){str+=" "+getNode(i).data.toString();}str+=" ]";return str;}public static void main(String[] args){MyLinkedList<Integer> ll=new MyLinkedList<Integer>();ll.add(3);ll.add(4);ll.add(3);ll.add(100);ll.remove(9);System.out.println(ll);}}