链表 Linked List
最简单的动态数据结构
- 数据存储在节点中
- 真正的动态，不需要处理固定容量的问题
- 丧失了随机访问的能力
数组与链表的对比
- 数组最好用于索引有语意的情况
- 数组支持快速查询
- 链表不适合用于索引有语意的情况
- 链表的最大优点:动态
时间复杂度分析
如果要对链表进行随机的新增、查询、修改、删除的操作的话，这些操作的时间复杂度都是O(n)，但是，一般我们使用链表都会限制操作的节点只能在头节点，如：对头节点进行新增、删除、查询。那么这些操作的时间复杂度都是O(1)的。比如：使用链表实现栈
链表底层实现
public class LinkedList<E> {
// 使用内部类表示节点
private class Node{
// 当前节点存储的元素
public E e;
// 指向下一个节点的指针
public Node next;
public Node(E e, Node next){
this.e = e;
this.next = next;
}
public Node(E e){
this(e, null);
}
public Node(){
this(null, null);
}
@Override
public String toString(){
return e.toString();
}
}
private Node dummyHead;
private int size;
public LinkedList(){
dummyHead = new Node();
size = 0;
}
// 获取链表中的元素个数
public int getSize(){
return size;
}
// 返回链表是否为空
public boolean isEmpty(){
return size == 0;
}
// 在链表的index(0-based)位置添加新的元素e
// 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
public void add(int index, E e){
if(index < 0 || index > size)
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");
Node prev = dummyHead;
for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
prev = prev.next;
prev.next = new Node(e, prev.next);
size ++;
}
// 在链表头添加新的元素e
public void addFirst(E e){
add(0, e);
}
// 在链表末尾添加新的元素e
public void addLast(E e){
add(size, e);
}
// 获得链表的第index(0-based)个位置的元素
// 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
public E get(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Get failed. Illegal index.");
Node cur = dummyHead.next;
for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
cur = cur.next;
return cur.e;
}
// 获得链表的第一个元素
public E getFirst(){
return get(0);
}
// 获得链表的最后一个元素
public E getLast(){
return get(size - 1);
}
// 修改链表的第index(0-based)个位置的元素为e
// 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
public void set(int index, E e){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Illegal index.");
Node cur = dummyHead.next;
for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
cur = cur.next;
cur.e = e;
}
// 查找链表中是否有元素e
public boolean contains(E e){
Node cur = dummyHead.next;
while(cur != null){
if(cur.e.equals(e))
return true;
cur = cur.next;
}
return false;
}
// 从链表中删除index(0-based)位置的元素, 返回删除的元素
// 在链表中不是一个常用的操作，练习用：）
public E remove(int index){
if(index < 0 || index >= size)
throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");
Node prev = dummyHead;
for(int i = 0 ; i < index ; i ++)
prev = prev.next;
Node retNode = prev.next;
prev.next = retNode.next;
retNode.next = null;
size --;
return retNode.e;
}
// 从链表中删除第一个元素, 返回删除的元素
public E removeFirst(){
return remove(0);
}
// 从链表中删除最后一个元素, 返回删除的元素
public E removeLast(){
return remove(size - 1);
}
// 从链表中删除元素e
public void removeElement(E e){
Node prev = dummyHead;
while(prev.next != null){
if(prev.next.e.equals(e))
break;
prev = prev.next;
}
if(prev.next != null){
Node delNode = prev.next;
prev.next = delNode.next;
delNode.next = null;
}
}
@Override
public String toString(){
StringBuilder res = new StringBuilder();
Node cur = dummyHead.next;
while(cur != null){
res.append(cur + "->");
cur = cur.next;
}
res.append("NULL");
return res.toString();
}
}
Stack接口定义
public interface Stack<E> {
int getSize();
boolean isEmpty();
void push(E e);
E pop();
E peek();
}
链表实现栈
public class LinkedListStack<E> implements Stack<E> {
private LinkedList<E> list;
public LinkedListStack(){
list = new LinkedList<>();
}
@Override
public int getSize(){
return list.getSize();
}
@Override
public boolean isEmpty(){
return list.isEmpty();
}
@Override
public void push(E e){
list.addFirst(e);
}
@Override
public E pop(){
return list.removeFirst();
}
@Override
public E peek(){
return list.getFirst();
}
@Override
public String toString(){
StringBuilder res = new StringBuilder();
res.append("Stack: top ");
res.append(list);
return res.toString();
}
public static void main(String[] args) {
LinkedListStack<Integer> stack = new LinkedListStack<>();
for(int i = 0 ; i < 5 ; i ++){
stack.push(i);
System.out.println(stack);
}
stack.pop();
System.out.println(stack);
}
}