Java資料結構之雙向鍊錶的實作方式
- 王林轉載
- 2023-05-06 19:04:061202瀏覽
雙向鍊錶（Doubly linked list）
什麼是雙向鍊錶？
雙向鍊錶也叫雙鍊錶，是鍊錶的一種，它的每個資料結點中都有兩個指針，分別指向直接後繼和直接前驅。所以，從雙向鍊錶中的任一個結點開始，都可以很方便地存取它的前驅結點和後繼結點。
雙向鍊錶與單向鍊錶的主要差異：
# 找到方向： 單向鍊錶的尋找方向只能是一個方向，而雙向鍊錶可以向前或向後查找。
刪除： 單向鍊錶的刪除需要藉助輔助指針，先找到要刪除節點的前驅，然後再刪除。
temp.next = temp.next.next;(temp為輔助指標)
雙向鍊錶可以自我移除。
雙向鍊錶與單向鍊錶的優劣：
優點：雙鍊錶結構比單鍊錶結構更具優越性。
缺點：從儲存結構來看，雙向鍊錶比單向鍊錶多了一個指針，需要一個額外的、線性的記憶體使用量。 （在32位元作業系統中一個指標為4個位元組，64位元作業系統中一個指標為8個位元組）。
雙向鍊錶的邏輯結構圖解：
#雙向鍊錶的特定操作：
新增：
圖解：
程式碼：
//添加一个节点到最后
public void add(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
// 当temp.next 为空时，证明temp为最后一个元素。
temp.next = newNode; //temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为%d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//按学号顺序添加节点
public void Sortadd(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
//说明要添加的节点序号在当前链表中最大，因此直接添加在末尾。
temp.next = newNode;//temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
} else if (temp.next.ID > newNode.ID) {
//当前节点的下一位节点的编号大于 要添加的新节点，则证明新节点要添加在temp节点之后
newNode.next = temp.next;//要添加节点的下一位 指向temp当前节点的下一位
temp.next.pre = newNode;//temp当前节点的下一位的前一位 指向 新节点构成双向链表
temp.next = newNode; // 再让当前节点的下一位指向 新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位 指向 当前节点temp
//这样连接完成后就将 新节点插入 到 原本链表的temp节点与temp.next节点之间
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为%d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}刪除：
圖解：
//删除一个节点。
//自我删除
public void DoubleDelete(int id) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
System.out.printf("要删除的%d节点不存在\n", id);
break;
} else if (temp.ID == id) {
//找到要删除节点
// 此时temp 就代表将要被删除节点
//temp.pre.next 指 当前要被删除节点 的前一位 的后一位
// temp.next 指 当前要被删除节点的后一位
temp.pre.next = temp.next;
// （当前要被删除节点 的前一位 的后一位）指向 （当前要被删除节点的后一位）
//这样就完成了 temp节点的删除操作
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
break;
}
temp = temp.next;
}
}修改：侃侃：它實際上與單鍊錶的刪除是一樣。
//修改链表节点
public void DoubleUpdate(DoubleNode newNode) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
break;
} else if (temp.ID == newNode.ID) {
//找到要修改的节点
temp.name = newNode.name;
temp.mark = newNode.mark;
return;
}
temp = temp.next;
}
System.out.printf("要修改的%d节点不存在\n", newNode.ID);
}雙向鍊錶實例：用雙向鍊錶建立一個學生資訊管理系統，完成對學生資訊的添加，刪除，修改操作。 package Linkedlist;
//双向链表。
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String agrs[]) {
DoubleNode stu1 = new DoubleNode(6, "张三", 99);
DoubleNode stu2 = new DoubleNode(2, "李四", 99);
DoubleNode stu3 = new DoubleNode(3, "王五", 99);
DoubleNode stu4 = new DoubleNode(5, "王二", 99);
DoubleNode stu5 = new DoubleNode(4, "小红", 99);
DoubleNode stu6 = new DoubleNode(1, "小明", 99);
DoubleNode stu7 = new DoubleNode(1, "小明", 99);
DoubleLinkedlist doubleLinkedlist = new DoubleLinkedlist();
/* doubleLinkedlist.add(stu1);
doubleLinkedlist.add(stu2);
doubleLinkedlist.add(stu3);
doubleLinkedlist.add(stu4);
doubleLinkedlist.add(stu5);
doubleLinkedlist.add(stu6);
doubleLinkedlist.add(stu7);*/
doubleLinkedlist.Sortadd(stu1);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu2);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu3);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu4);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu5);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu6);
doubleLinkedlist.add(stu7);
System.out.println("原链表展示！");
doubleLinkedlist.ShowList();
System.out.println();
doubleLinkedlist.DoubleDelete(6);
doubleLinkedlist.DoubleDelete(15);
System.out.println("删除后链表展示！");
doubleLinkedlist.ShowList();
System.out.println();
DoubleNode stu8 = new DoubleNode(1, "李思成", 100);
DoubleNode stu9 = new DoubleNode(20, "李成", 100);
doubleLinkedlist.DoubleUpdate(stu8);
doubleLinkedlist.DoubleUpdate(stu9);
System.out.println("修改后链表展示！");
doubleLinkedlist.ShowList();
System.out.println();
}
}
class DoubleLinkedlist {
private DoubleNode head = new DoubleNode(0, "", 0);
public DoubleNode getHead() {
return head;
}
//添加一个节点到最后
public void add(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
// 当temp.next 为空时，证明temp为最后一个元素。
temp.next = newNode; //temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为%d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//按学号顺序添加节点
public void Sortadd(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
//说明要添加的节点序号在当前链表中最大，因此直接添加在末尾。
temp.next = newNode;//temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
} else if (temp.next.ID > newNode.ID) {
//当前节点的下一位节点的编号大于 要添加的新节点，则证明新节点要添加在temp节点之后
newNode.next = temp.next;//要添加节点的下一位 指向temp当前节点的下一位
temp.next.pre = newNode;//temp当前节点的下一位的前一位 指向 新节点构成双向链表
temp.next = newNode; // 再让当前节点的下一位指向 新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位 指向 当前节点temp
//这样连接完成后就将 新节点插入 到 原本链表的temp节点与temp.next节点之间
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为%d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//删除一个节点。
//自我删除
public void DoubleDelete(int id) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
System.out.printf("要删除的%d节点不存在\n", id);
break;
} else if (temp.ID == id) {
//找到要删除节点
// 此时temp 就代表将要被删除节点
//temp.pre.next 指 当前要被删除节点 的前一位 的后一位
// temp.next 指 当前要被删除节点的后一位
temp.pre.next = temp.next;
// （当前要被删除节点 的前一位 的后一位）指向 （当前要被删除节点的后一位）
//这样就完成了 temp节点的删除操作
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//修改链表节点
public void DoubleUpdate(DoubleNode newNode) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
break;
} else if (temp.ID == newNode.ID) {
//找到要修改的节点
temp.name = newNode.name;
temp.mark = newNode.mark;
return;
}
temp = temp.next;
}
System.out.printf("要修改的%d节点不存在\n", newNode.ID);
}
public void ShowList() {
// 判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
System.out.println(temp);// 输出节点的信息
temp = temp.next;
}
}
}
class DoubleNode {
public int ID; // 编号。
public String name;
public int mark;
public DoubleNode next;
public DoubleNode pre; // 前一个（Previous）
public DoubleNode(int ID, String name, int mark) {
this.ID = ID;
this.name = name;
this.mark = mark;
}
@Override
public String toString() {
return "DoubleNode{" + "ID=" + ID + ", name='" + name + '\'' + "mark=" + mark + '}';
}
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