Java語言中鏈表和雙向鏈表

2020-03-24 19:28:16

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供稿：網(wǎng)友

鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在程序設(shè)計(jì)中占有很重要的地位。C語言和C＋＋語言中是用指針來實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)的，由于Java語言不提供指針，所以有人認(rèn)為在Java語言中不能實(shí)現(xiàn)鏈表，其實(shí)不然，Java語言比C和C＋＋更容易實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)。Java語言中的對象引用實(shí)際上是一個(gè)指針（本文中的指針均為概念上的意義，而非語言提供的數(shù)據(jù)類型），所以我們可以編寫這樣的類來實(shí)現(xiàn)鏈表中的結(jié)點(diǎn)。

html' target='_blank'>class Node
{
Object data;
Node next;//指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
}

將數(shù)據(jù)域定義成Object類是因?yàn)镺bject類是廣義超類，任何類對象都可以給其賦值，增加了代碼的通用性。為了使鏈表可以被訪問還需要定義一個(gè)表頭，表頭必須包含指向第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針和指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針。為了便于在鏈表尾部增加結(jié)點(diǎn)，還可以增加一指向鏈表尾部的指針，另外還可以用一個(gè)域來表示鏈表的大小，當(dāng)調(diào)用者想得到鏈表的大小時(shí)，不必遍歷整個(gè)鏈表。下圖是這種鏈表的示意圖：鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

我們可以用類List來實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)，用變量Head、Tail、Length、Pointer來實(shí)現(xiàn)表頭。存儲(chǔ)當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針時(shí)有一定的技巧，Pointer并非存儲(chǔ)指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針，而是存儲(chǔ)指向它的前趨結(jié)點(diǎn)的指針,當(dāng)其值為null時(shí)表示當(dāng)前結(jié)點(diǎn)是第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。那么為什么要這樣做呢？這是因?yàn)楫?dāng)刪除當(dāng)前結(jié)點(diǎn)后仍需保證剩下的結(jié)點(diǎn)構(gòu)成鏈表，如果Pointer指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)，則會(huì)給操作帶來很大困難。那么如何得到當(dāng)前結(jié)點(diǎn)呢，我們定義了一個(gè)方法cursor(),返回值是指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針。類List還定義了一些方法來實(shí)現(xiàn)對鏈表的基本操作，通過運(yùn)用這些基本操作我們可以對鏈表進(jìn)行各種操作。例如reset()方法使第一個(gè)結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)。insert(Object d)方法在當(dāng)前結(jié)點(diǎn)前插入一個(gè)結(jié)點(diǎn)，并使其成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)。remove()方法刪除當(dāng)前結(jié)點(diǎn)同時(shí)返回其內(nèi)容，并使其后繼結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)，如果刪除的是最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)，則第一個(gè)結(jié)點(diǎn)變?yōu)楫?dāng)前結(jié)點(diǎn)。

鏈表類List的源代碼如下：

import java.io.*;
public class List
{
/*用變量來實(shí)現(xiàn)表頭*/
private Node Head=null;
private Node Tail=null;
private Node Pointer=null;
private int Length=0;
public void deleteAll()
/*清空整個(gè)鏈表*/
{
Head=null;
Tail=null;
Pointer=null;
Length=0;
}
public void reset()
/*鏈表復(fù)位，使第一個(gè)結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
{
Pointer=null;
}
public boolean isEmpty()
/*判斷鏈表是否為空*/
{
return(Length==0);
}
public boolean isEnd()
/*判斷當(dāng)前結(jié)點(diǎn)是否為最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)*/
{
if(Length==0)
throw new java.lang.NullPointerException();
else if(Length==1)
return true;
else
return(cursor()==Tail);
}
public Object nextNode()
/*返回當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的值，并使其成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
{
if(Length==1)
throw new java.util.NoSuchElementException();
else if(Length==0)
throw new java.lang.NullPointerException();
else
{
Node temp=cursor();
Pointer=temp;
if(temp!=Tail)
return(temp.next.data);
else
throw new java.util.NoSuchElementException();
}
}
public Object currentNode()
/*返回當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的值*/
{
Node temp=cursor();
return temp.data;
}

public void insert(Object d)
/*在當(dāng)前結(jié)點(diǎn)前插入一個(gè)結(jié)點(diǎn)，并使其成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
{
Node e=new Node(d);
if(Length==0)
{
Tail=e;
Head=e;
}
else
{
Node temp=cursor();
e.next=temp;
if(Pointer==null)
Head=e;
else
Pointer.next=e;
}
Length＋＋;
}
public int size()
/*返回鏈表的大小*/
{
return (Length);
}
public Object remove()
/*將當(dāng)前結(jié)點(diǎn)移出鏈表，下一個(gè)結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)，如果移出的結(jié)點(diǎn)是最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)，則第一個(gè)結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
{
Object temp;
if(Length==0)
throw new java.util.NoSuchElementException();
else if(Length==1)
{
temp=Head.data;
deleteAll();
}
else
{
Node cur=cursor();
temp=cur.data;
if(cur==Head)
Head=cur.next;
else if(cur==Tail)
{
Pointer.next=null;
Tail=Pointer;
reset();
}
else
Pointer.next=cur.next;
Length－－;
}
return temp;
}
private Node cursor()
/*返回當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針*/
{
if(Head==null)
throw new java.lang.NullPointerException();
else if(Pointer==null)
return Head;
else
return Pointer.next;
}
public static void main(String[] args)
/*鏈表的簡單應(yīng)用舉例*/
{
List a=new List ();
for(int i=1;i i＋＋)
a.insert(new Integer(i));
System.out.println(a.currentNode());
while(!a.isEnd())
System.out.println(a.nextNode());
a.reset();
while(!a.isEnd())
{
a.remove();
}
a.remove();
a.reset();
if(a.isEmpty())
System.out.println("There is no Node in List /n");
System.in.println("You can press return to quit/n");
try
{
System.in.read();
//確保用戶看清程序運(yùn)行結(jié)果
}
catch(IOException e)
{}
}
}
class Node
/*構(gòu)成鏈表的結(jié)點(diǎn)定義*/
{
Object data;
Node next;
Node(Object d)
{
data=d;
next=null;
}
}

讀者還可以根據(jù)實(shí)際需要定義新的方法來對鏈表進(jìn)行操作。雙向鏈表可以用類似的方法實(shí)現(xiàn)只是結(jié)點(diǎn)的類增加了一個(gè)指向前趨結(jié)點(diǎn)的指針。

可以用這樣的代碼來實(shí)現(xiàn)：

class Node
{
Object data;
Node next;
Node previous;
Node(Object d)
{
data=d;
next=null;
previous=null;
}
}

當(dāng)然，雙向鏈表基本操作的實(shí)現(xiàn)略有不同。鏈表和雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)方法，也可以用在堆棧和隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)中，這里就不再多寫了，有興趣的讀者可以將List類的代碼稍加改動(dòng)即可。html教程

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