java对单向单向链表的操作
2024-09-02 11:49:45
概述：众所周知，数据对于数据的存储时连续的，也就是说在计算机的内存中是一个整体的、连续的、不间断的ADT数据结构。伴随的问题也会随之出现，这样其实对于内存的动态分配是不灵活的。而链表具备这个优点。因此链表对于数据的插入和删除是方便的，但是对于数据的查询是麻烦的。因为需要遍历链表，而对于链表的遍历确实极度的麻烦。
1 单向链表的定义
链表主要用来存储引用类型的数据。其结构可以由下图清楚的表示：
链表结点的定义
class Node{
// 链表中保存的数据
public Object obj;
// 下一个结点的应用
public Node next;
// 该结点中保存的数据
public Node(Object obj){
this.obj=obj;
}
public void setNext(Node next){
this.next=next;
}
public Node getNext(){
return this.next;
}
public Object getObj(){
return this.obj;
}
}
链表的设置和取出
/**
* 对链表设置数据和取出数据
*/
public class LinkDemo{
public void static main(String[] args){
//设置数据
Node root= new Node("链表头结点");
Node n1=new Node("链表1");
Node n2=new Node("链表2");
Node n3=new Node("链表3");
// 维护链表的关系
root.setNext(n1);
n1.setNext(n2);
n2.setNext(n3);
// 取出链表的数据
Node currentNode=root;// 创建当前结点对象，将根结点赋值给当前结点
// 判断当前结点是不是为null,如果当前结点为null,则终止循环，否则继续输出
while(currentNode != null){
// 打印出当前结点的数据，然后修改当前结点的引用
System.out.println(currentNode.getObj());
// 将下一个结点设置为当前结点
currentNode=currentNode.getNext();
}
}
}
结果测试如下： 
使用递归的方式优化输出：
/**
*对链表设置数据和取出数据
*/
public class LinkDemo{
public void static main(String[] args){
//设置数据
Node root= new Node("链表头结点");
Node n1=new Node("链表1");
Node n2=new Node("链表2");
Node n3=new Node("链表3");
// 维护链表的关系
root.setNext(n1);
n1.setNext(n2);
n2.setNext(n3);
// 取出链表的数据
Node currentNode=root;// 创建当前结点对象，将根结点赋值给当前结点
// 判断当前结点是不是为null,如果当前结点为null,则终止循环，否则继续输出
print(root);
}
public static print(Node node){
//递归的结束条件
if(node == null){
return;
}else{
System.out.println(node.getObj());
print(node.getNext());
}
}
}
在实际的开发中，我们希望对于数据的保存和输出应该是由如下的形式出现的：
public class LinkDemo3{
public static void main(){
Link link=new Link();
link.add("A");
link.add("B");
link.add("C");
link.add("D");
// 展示所有的数据
link.print();
}
}
此时我们希望让Node结点类来负责对结点的操作，而Link类类负责对数据的操作。
// 节点类对象
class Node{
// 结点中的数据
public Object obj;
// 结点的下一个引用
public Node next;
// 结点中保存数据
public Node(Object obj){
return this.obj=obj;
}
public Node getNext(){
return this.next;
}
public void setNext(Node next){
this.next=next;
}
public Object getObj(){
return this.obj;
}
// 添加结点
public void addNode(Node node){
// 对于添加结点来说，首先判断头节点是否存在下一个的引用，如果为null,此时就可以添加
// 第一次调用该方法，this表示的就是Link.root对象
if(this.next==null){
//为空，那么将该结点挂到头结点的下一个引用上
this.next=node;
}else{
//头节点的下一个引用不为空，那么应该是将当前结点的下一个引用为此node结点
//递归循环
this.next.addNode(node);
}
}
// 展示所有的结点
public void printNode(){
System.out.println(this.obj);
if(this.next!=null){
// 如果当前结点对于下一个结点的引用不为空,那么当前结点对象递归调用打印方法。
// 当前结点的下一个引用this.next
this.next.printNode();
}
}
}
// 对链表的操作
class Link{
// 初始化结点对象，即头结点
public Node root;
// 添加数据
public void add(Object obj){
//创建当前结点对象，然后保存数据
Node currentNode=new Node(obj);
// 如果要添加数据，就要首先判断根结点是否为空
if(root==null){
//头节点为空，则将创建的当前结点赋值给根结点
root=currentNode;
}else{
//如果头结点不为空，此时应该由结点自己来判断
//头节点不为空值，要保存的数据应该在之后的结点上，调用添加结点的方法
root.addNode(currentNode);
}
}
// 展示所有的数据
public void print(){
if(root!=null){
root.printNode();
}
}
}
当我们创建结点对象的时候，对于保存数据和输出输出，我们每次都会判断根节点是不是空值。这个很重要。当前结点不是根节点这个应该注意到。进一步的优化，注意到我们不希望调用者直接操作结点对象，单纯的Node类会被直接操作，这样不符合Java的封装思想，我们可以使用内部类，并且直接对Node内部类私有化
// 对链表的操作
class Link{
// 初始化结点对象，即头结点
public Node root;
// 添加数据
public void add(Object obj){
//创建当前结点对象，然后保存数据
Node currentNode=new Node(obj);
// 如果要添加数据，就要首先判断根结点是否为空
if(root==null){
//头节点为空，则将创建的当前结点赋值给根结点
root=currentNode;
}else{
//如果头结点不为空，此时应该由结点自己来判断
//头节点不为空值，要保存的数据应该在之后的结点上，调用添加结点的方法
root.addNode(currentNode);
}
}
// 展示所有的数据
public void print(){
if(root!=null){
root.printNode();
}
}
// 节点类对象
private class Node{
// 结点中的数据
public Object obj;
// 结点的下一个引用
public Node next;
// 结点中保存数据
public Node(Object obj){
return this.obj=obj;
}
// 添加结点
public void addNode(Node node){
// 对于添加结点来说，首先判断头节点是否存在下一个的引用，如果为null,此时就可以添加
// 第一次调用该方法，this表示的就是Link.root对象
if(this.next==null){
//为空，那么将该结点挂到头结点的下一个引用上
this.next=node;
}else{
//头节点的下一个引用不为空，那么应该是将当前结点的下一个引用为此node结点
//递归循环
this.next.addNode(node);
}
}
// 展示所有的结点
public void printNode(){
System.out.println(this.obj);
if(this.next!=null){
// 如果当前结点对于下一个结点的引用不为空,那么当前结点对象递归调用打印方法。
// 当前结点的下一个引用this.next
this.next.printNode();
}
}
}
}
确定链表的数据结构
class Link {
// 需要结点对象
private Node root;//根节点对象
// 结点对象
//***************内部类*******************
private class Node {
private Object obj;//结点中保存的数据
private Node next;//下一个结点的引用
// 结点中的数据
public Node(Object obj) {
this.obj = obj;
}
}
//***************内部类*******************
}
添加数据 public void add(Object obj);
class Link {
// 需要结点对象
private Node root;//根节点对象
// 结点对象
//***************内部类*******************
private class Node {
private Object obj;//结点中保存的数据
private Node next;//下一个结点的引用
// 结点中的数据
public Node(Object obj) {
this.obj = obj;
}
//结点的添加
public void addNode(Node node){
if(this.next==null){
//把当前结点赋值给this.next
this.next=node;
}else{
//添加一个结点
this.next.addNode(node);
}
}
}
//***************内部类*******************
public void add(Object obj){
//对于数据为null,是可以保存的，在这里我假设数据为null是不可以保存的
if(obj==null){
return;
}
Node node=new Node(obj);
if(this.root==null){
root=node;
}else{
//注意：Link类负责根节点的维护和结点的创建，对于结点的具体操作，应该是Node类操作
this.root.addNode(node);
}
}
}
获取链表的长度 public int size();
每一次的数据保存都需要长度加1.因此我们在Link类中添加组成员变量size.保存时让它自增运算；
class Link {
// 需要结点对象
private Node root;//根节点对象
private int size;//链表的长度
// 结点对象
//***************内部类*******************
private class Node {
private Object obj;//结点中保存的数据
private Node next;//下一个结点的引用
// 结点中的数据
public Node(Object obj) {
this.obj = obj;
}
//结点的添加
public void addNode(Node node){
if(this.next==null){
//把当前结点赋值给this.next
this.next=node;
}else{
//添加一个结点
this.next.addNode(node);
}
}
}
//***************内部类*******************
/**数据的添加*/
public void add(Object obj){
//对于数据为null,是可以保存的，在这里我假设数据为null是不可以保存的
if(obj==null){
return;
}
Node node=new Node(obj);
if(this.root==null){
root=node;
}else{
//注意：Link类负责根节点的维护和结点的创建，对于结点的具体操作，应该是Node类操作
this.root.addNode(node);
}
this.size++;//长度自增运算
}
/**
*链表的长度
*/
public int size(){
return this.size;
}
}
判断链表是否为null,public boolean isEmpty();
原理1：如果root为null,则链表的长度为null
原理2：如果链表的size==0.则链表的长度为空
class Link {
// 需要结点对象
private Node root;//根节点对象
private int size;//链表的长度
// 结点对象
//***************内部类*******************
private class Node {
private Object obj;//结点中保存的数据
private Node next;//下一个结点的引用
// 结点中的数据
public Node(Object obj) {
this.obj = obj;
}
//结点的添加
public void addNode(Node node){
if(this.next==null){
//把当前结点赋值给this.next
this.next=node;
}else{
//添加一个结点
this.next.addNode(node);
}
}
}
//***************内部类*******************
/**数据的添加*/
public void add(Object obj){
//对于数据为null,是可以保存的，在这里我假设数据为null是不可以保存的
if(obj==null){
return;
}
Node node=new Node(obj);
if(this.root==null){
root=node;
}else{
//注意：Link类负责根节点的维护和结点的创建，对于结点的具体操作，应该是Node类操作
this.root.addNode(node);
}
this.size++;//长度自增运算
}
/**
*链表的长度
*/
public int size(){
return this.size;
}
/**
*判读链表是否为空
*/
public boolean isEmpty(){
return this.size==0?true:flase;
}
}
判断链表中是否存在某个元素 public boolean contains(Object obj);
对象的匹配可以使用equals()方法，但是对于自定义对象而言，需要写compare()方法来自定义匹配结果。
class Link {
// 需要结点对象
private Node root;//根节点对象
private int size;//链表的长度
public void add(Object obj) {
// 创建结点对象，并且保存数据
Node newNode = new Node(obj);
if (root == null) {
root = newNode;
} else {
//此时根节点不为空，需要添加结点
root.addNode(newNode);
}
this.size++;//每次保存数据，链表自增
}
/**
* 链表的长度
* @return
*/
public int size(){
return this.size;
}
/**
* 判断链表是否为空
* @return
*/
public boolean isEmpty(){
return this.size==0?true:false;
}
public boolean contains(Object obj){
if(obj==null || this.root==null){
return false;
}else {
// 此时的判断应该交给Node结点完成
return root.containsNode(obj);
}
}
public void print() {
if (root != null) {
root.printNode();
}
}
private class Node {
private Object obj;//结点中保存的数据
private Node next;//下一个结点的引用
// 结点中的数据
public Node(Object obj) {
this.obj = obj;
}
// 结点的保存
public void addNode(Node node) {
if (this.next == null) {//当前结点的下一个结点为空，此时就可以添加结点
this.next = node;
} else {
//否则，此时应该循环递归添加结点
// 当前结点对象应该添加新的结点
this.next.addNode(node);
}
}
// 输出一个结点
public void printNode() {
//打印数据
System.out.println(this.obj);
if (this.next != null) {
this.next.printNode();//递归调用输出
}
}
/**
* 判断链表中受否包含某个元素
* @param obj
* @return
*/
public boolean containsNode(Object obj) {
if(this.next==null){
return false;
}else {
// 链表结点不为空。此时要判断元素是否匹配
if(this.obj.equals(obj)){
return true;
}else {
return this.next.containsNode(obj);
}
}
}
}
}
根据索引查询元素
然后定义get方法；
- 查询有多次，但是每一次的查询都要将foot属性设置为0；
- 如果当前查询的索引大于Link类的编号size.此时查询不到
public Object get(int index){
//如果当前要查询的索引大于链表的额size.那么直接返回null
if(index>this.size){
return null;
}
// 每一的查询都要将foot从0开始
this.foot=0;
// 此后交给Node结点来判断
return this.root.getNode(index);
}
getNode(index)的实现
public Object getNode(int index) {
//外部类Link调用内部对象this.foot，外部类直接对内部类的访问
// 如果当前结点的编号自增==当前索引
if(Link.this.foot++==index){
// 返回数据
return this.obj;
}else {
return this.next.getNode(index);
}
}
修改链表元素，和上述的查询实现基本一致 public void set(int index,Object obj)；
public void set(int index,Object obj){
if(index>this.size){
return;
}
this.foot=0;
this.root.setNode(index,obj);
}
public void setNode(int index, Object obj) {
if(Link.this.foot++==index){
this.obj=obj;//数据的设置
}else {
this.next.setNode(index,obj);
}
}
总结
| NO | 方法名称 | 类型 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1 | public void add(Object obj) | 普通方法 | 向链表之中添加数 |
| 2 | public int size() | 普通方法 | 取得链表的长度 |
| 3 | public boolean isEmpty() | 普通方法 | 判断链表是否为空 |
| 4 | public boolean contains(Object obj) | 普通方法 | 判断链表是否存在某个元素 |
| 3 | public Object get(int index) | 普通方法 | 根据链表索引查询某个元素 |
| 3 | public void set(int index,Object obj) | 普通方法 | 修改某个元素 |
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