什么是双向循环链表

在了解双向循环链表之前,如果对链表还没有一个清晰的概念,建议你看看单链表和单向循环链表,这有利于你更好的理解下面的内容。(废话有点多[逃]

相比单链表,双向循环链表是一个更加复杂的结构。因为双向循环链表的节点不仅包含指向下一个节点的指针(next),还包含指向前一个节点的指针(prev)。

java 双向链表结构 java双向循环链表_java 双向链表循环

在双向循环链表中,可见的不只有头指针head,还有尾节点end。这是和单链表的区别。

双向循环链表的头指针head的前一个节点指向end,尾节点end的后一个节点指向head。

基本操作

双向循环链表的基本操作有:增(add),删(remove),改(set),查(find),插(insert)等。在这里我们只讲解remove,insert和getNode操作,其他实现可看下方源码。

获取节点

由于双向链表有两个可见的节点(head和end),因此双向循环链表获取节点的操作和单链表有所不同。

把需要获取的节点序号和链表长度/2比较

若小于,说明节点是偏前的,因此从head开始一路next下去

若大于,说明节点是偏后的,因此从end开始一路prev上去

这样的设计能使getNode操作的时间复杂度缩短为O(logN)

删除元素

获取待删除元素的节点node

把node前一个节点的next指针设置为node的后一个节点。具体实现为:node.prev.next=node.next

把node后一个节点的prev指针设置为node的前一个节点。具体实现为:node.next.prev=node.prev

由于没有指针指向node,node会被自动清理

记录链表长度的变量-1

插入元素

获取待插入元素的节点node

创建一个节点mynode,next指向node,prev指向node.prev

把node.prev该节点的next指向mynode

把node的前一个节点prev指向mynode

双向循环链表的优劣

优势

相比单链表,双向循环链表所有基本操作均快于单链表(java源码的LinkList类就是双向循环链表)

能直接获取节点的前一个节点,十分灵活

劣势

相比单链表,双链表的空间内存明显要大很多

双链表的设计应用了算法设计的“空间换时间”思想,通过消耗更多的空间来缩小操作的时间复杂度。

源码实现

public class Node {
public Anytype data;//数据
public Node prev;//前一个节点
public Node next;//后一个节点
public Node(Anytype data,Node prev,Node next){
this.data=data;
this.prev=prev;
this.next=next;
}
}
----------------------------------------------
public class DoubleLink {
Node head;//头指针
Node end;//尾节点
int size;//记录链表长度
//初始化链表
public void initlist(){
end=new Node<>(null,null,null);
head=new Node<>(null,null,end);
end.prev=head;
end.next=head;
size=0;
}
//获取长度
public int length(){
return size;
}
//获取节点
public Node getNode(int index){
Node n;
if(index>=size/2){
n=end;
for(int i=length();i>index;i--){
n=n.prev;
}
return n;
}
else{
n=head;
for(int i=0;i<=index;i++){
n=n.next;
}
return n;
}
}
//添加元素
public void add(AnyType a){
Node renode=new Node<>(a,getNode(size-1),end);
renode.prev.next=renode;
renode.next.prev=renode;
size++;
}
//插入元素
public void insert(int i,AnyType a){
Node n=getNode(i);
Node renode=new Node<>(a,n.prev,n);
n.prev.next=renode;
n.prev=renode;
size++;
}
//删除元素
public AnyType remove(int i){
Node n=getNode(i);
AnyType data=n.data;
n.prev.next=n.next;
n.next.prev=n.prev;
size--;
return data;
}
//获取i位置的数据
public AnyType get(int i){
return getNode(i).data;
}
//为i位置元素重新赋值
public AnyType set(int i,AnyType a){
Node n=getNode(i);
AnyType old=n.data;
n.data=a;
return old;
}
//清空链表
public void clear(){
initlist();
}
public void print(){
for(int i=0;i
System.out.println(getNode(i).data);
}
}
}