java 双链表list

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mob64ca12f770a6 2024-11-27 05:20:07 ©著作权

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Java 双链表（Doubly Linked List）简介

在数据结构中，链表是一种常用的线性数据结构，其中每个元素称为节点（Node）。双链表是链表的一种变体，每个节点包含对前一个节点和后一个节点的引用，这使得双链表在某些操作上比单链表更高效。本文将介绍双链表的基本结构及其常见操作，并提供相关的Java代码示例。

双链表的基本结构

双链表的每个节点通常有三个部分：

data: 节点存储的数据
prev: 指向前一个节点的引用
next: 指向下一个节点的引用

这种结构使得我们可以在O(1)的时间复杂度内进行前后节点的访问。同时，双链表支持从任何方向进行遍历，这种特性在需要频繁插入和删除操作时非常有用。

Java代码示例

下面是Java中双链表的简单实现：

class Node {
    int data;
    Node prev;
    Node next;

    Node(int data) {
        this.data = data;
        this.prev = null;
        this.next = null;
    }
}

class DoublyLinkedList {
    private Node head;

    public DoublyLinkedList() {
        this.head = null;
    }

    // 在链表尾部添加节点
    public void addNode(int data) {
        Node newNode = new Node(data);
        if (head == null) {
            head = newNode;
        } else {
            Node temp = head;
            while (temp.next != null) {
                temp = temp.next;
            }
            temp.next = newNode;
            newNode.prev = temp;
        }
    }

    // 打印链表
    public void printList() {
        Node temp = head;
        while (temp != null) {
            System.out.print(temp.data + " ");
            temp = temp.next;
        }
        System.out.println();
    }
}

上面的代码实现了一个基本的双链表，包含了addNode方法用于向链表的尾部插入新节点，printList方法用于打印链表中的所有节点值。

双链表的常见操作

双链表具有许多常见操作，以下是一些基本的操作及其实现：

插入节点：可以在任意位置插入节点，代码如下：

public void insertAfter(Node prevNode, int data) {
    if (prevNode == null) {
        System.out.println("The given previous node cannot be null");
        return;
    }

    Node newNode = new Node(data);
    newNode.next = prevNode.next;
    prevNode.next = newNode;
    newNode.prev = prevNode;

    if (newNode.next != null) {
        newNode.next.prev = newNode;
    }
}

删除节点：

public void deleteNode(Node del) {
    if (head == null || del == null) return;

    if (head == del) {
        head = del.next;
    }

    if (del.next != null) {
        del.next.prev = del.prev;
    }

    if (del.prev != null) {
        del.prev.next = del.next;
    }
}

查找节点：通过遍历来查找节点。

public Node findNode(int data) {
    Node temp = head;
    while (temp != null) {
        if (temp.data == data) {
            return temp;
        }
        temp = temp.next;
    }
    return null;
}

使用双链表的优势

双链表相较于单链表的优点在于：

支持双向遍历，可以从头到尾，也可以从尾到头进行遍历。
插入和删除操作比单链表更有效率，尤其是在已知节点位置的情况下。

旅行图

在了解双链表的过程中，我们还可以通过旅行图来展示我们对双链表的探索过程：

journey
    title 探索双链表
    section 理论学习
      学习双链表的定义: 5: 学习
      理解双链表的特性: 4: 学习
    section 实践编程
      实现单链表节点: 3: 代码
      完成双链表的基本功能: 4: 代码
      测试双链表操作: 5: 测试
    section 深入探索
      实现查找和删除功能: 5: 代码