Java数据结构-线性表之单链表LinkedList

线性表的链式存储结构，也称之为链式表，链表；链表的存储单元可以连续也可以不连续。
链表中的节点包含数据域和指针域，数据域为存储数据元素信息的域，指针域为存储直接后继位置（一般称为指针）的域。

注意一个头结点和头指针的区别：
头指针：

• 指向链表的第一个节点的指针，若链表有头结点，则是指向头结点的指针；
• 头指针具有标识作用，所以常用头指针作为链表的名字；
• 不论链表是否为空，头指针都不为空；
• 是链表的必要元素。

头结点：

• 头结点是为了操作的统一和方便而设立的，放在第一个元素节点的前面，其数据域一般无意义，也可以存放链表的长度；
• 头结点不是链表的必要元素。

这里先讲讲单链表吧，其他的后面再讲。
无头结点的链表

有头结点的链表

空链表

我试着用Java写了一个LinkedList的代码，如下：

  package com.phn.datestructure;/** * @author 潘海南 * @Email [e-mail] * @TODO 链式表 * @date 2015年7月18日 */public class FOLinkedList<E> {    //  单链表的头结点    private FOLinkedNode<E> header = null;    //  单链表的长度    private int size;    /**     * @TODO 默认的无参构造函数     */    public FOLinkedList() {        super();        this.header = new FOLinkedNode<E>();        this.setSize();    }    /**     * @TODO 单链表添加元素     * @param e 数据元素类型     * @return true     */    public boolean add(E e) {        FOLinkedNode<E> node = new FOLinkedNode<E>(e);        if (header.getE() == null) {            header.setE(e);        } else {            FOLinkedNode<E> lastNode = this.last(this.header);            lastNode.addNext(node);        }        this.size++;        return true;    }    /**     * @TODO 单链表插入元素     * @param index 插入位置     * @param e 数据元素类型     * @return true     */    public boolean insert(int index,E e) {        FOLinkedNode<E> node = new FOLinkedNode<E>(e);        FOLinkedNode<E> preNode = this.get(index - 1);        node.addNext(preNode.next);        preNode.addNext(node);        this.size++;        return true;    }    /**     * @TODO 单链表删除元素     * @param index 将要删除的元素的索引位置     * @return E 删除的元素     */    public FOLinkedNode<E> remove(int index){        FOLinkedNode<E> preNode = this.get(index-1);        FOLinkedNode<E> node = preNode.next;        preNode.addNext(preNode.next.next);        node.addNext(null);        this.size--;        return node;    }    /**     * @TODO 根据元素索引位置获取元素     * @param index 元素的索引位置     * @return E 元素e     */    public FOLinkedNode<E> get(int index) {        validateIndex(index);        FOLinkedNode<E> temp = this.header;        int i = 0;        while (i < index - 1) {            if (temp != null) {                temp = temp.next;                i++;            } else {                throw new RuntimeException("节点空值错误");            }        }        return temp;    }    /**     * @TODO 将单链表中索引位置为i的元素修改为元素e     * @param index 元素的索引位置     * @param e 需要修改成的元素     * @return true 修改成功标志     */    public boolean set(int index, E e){        validateIndex(index);        FOLinkedNode<E> oldNode = this.get(index);        oldNode.setE(e);        return true;    }    /**     * @TODO 验证所给索引位置是否合法     * @param index 给出的索引位置     */    private void validateIndex(int index) {        if (index > this.size || index < 0) {            throw new RuntimeException("索引错误：" + index);        }    }    /**     * @TODO 获取单链表的最后一个节点     * @param header 单链表的头结点     * @return node 单链表的最后一个节点     */    private FOLinkedNode<E> last(FOLinkedNode<E> header) {        FOLinkedNode<E> temp = header;        while (true) {            if (temp.next == null) {                return temp;            }            temp = temp.next;        }    }    @Override    public String toString() {        return "[" + this.NodesToString(this.header) + "]";    }    /**     * @TODO 设置单链表的长度     * @param header 单链表的头结点     * @return 单链表的节点字符串序列     */    private String NodesToString(FOLinkedNode<E> header) {        StringBuffer sb = new StringBuffer();        if (header != null) {            sb.append(header.getE());            FOLinkedNode<E> temp = new FOLinkedNode<E>();            temp = header.next;            while (temp != null) {                sb.append(", " + temp.getE());                temp = temp.next;            }        }        return sb.toString();    }    /**     * @TODO 设置单链表的长度     */    private void setSize() {        this.size = 0;    }    /**     * @TODO 获取单链表的长度     * @return size 单链表的长度     */    public int size() {        return this.size;    }}

节点类：

package com.phn.datestructure;public class FOLinkedNode<E> {        private E e;// 结点中存放的数据        FOLinkedNode() {        }        FOLinkedNode(E e) {            this.e = e;        }        FOLinkedNode<E> next;// 用来指向该结点的下一个结点        // 设置下一节点的值        void addNext(FOLinkedNode<E> node) {            next = node;        }        public E getE() {            return e;        }        public void setE(E e) {            this.e = e;        }        @Override        public String toString() {            return "Node [e=" + e + ", next=" + next + "]";        }    }

这里也讲讲数据元素的插入和删除操作；
插入操作演示如下：



代码：

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

这里摘了《大话数据结构》的一段文字解释：

删除操作如下图：

一句代码：

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

结合上述代码和图例，可以看出单链表的删除和插入操作都是由两部分组成：

1. 遍历查找到需要操作的位置的那个元素；
2. 然后进行插入和删除操作。

下面是摘自《大话数据结构》的分析：

单链表的整表创建
方法有头插法和尾插法；
头插法：相当于插队的方法。如下图

相对于头插法，尾插法更加合理一些。

单链表的整表删除
下面是摘自《大话数据结构》的分析：

下面比较一下单链表和顺序表：