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标题: 【上海校区】数据结构与算法之数组、单链表和双链表介绍 [打印本页]
作者: slove160408 时间: 2018-11-15 19:19
标题: 【上海校区】数据结构与算法之数组、单链表和双链表介绍
概要
线性表是一种线性结构，它是具有相同类型的n(n≥0)个数据元素组成的有限序列。本章先介绍线性表的几个基本组成部分：数组、单向链表、双向链表以及Java语言的实现。
数组
数组有上界和下界，数组的元素在上下界内是连续的。
存储10,20,30,40,50的数组的示意图如下：
[attach]258963[/attach]
数组的特点是：数据是连续的；随机访问速度快。
数组中稍微复杂一点的是多维数组和动态数组。对于Java而言，Collection集合中提供了ArrayList和Vector。
单向链表
单向链表(单链表)是链表的一种，它由节点组成，每个节点都包含下一个节点的指针。
单链表的示意图如下：
表头为空，表头的后继节点是"节点10"(数据为10的节点)，"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点)，...
单链表删除节点
在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"
添加之前："节点10" 的后继节点为"节点20"。
添加之后："节点10" 的后继节点为"节点15"，而"节点15" 的后继节点为"节点20"。
单链表的特点是：节点的链接方向是单向的；相对于数组来说，单链表的的随机访问速度较慢，但是单链表删除/添加数据的效率很高。
双向链表
双向链表(双链表)是链表的一种。和单链表一样，双链表也是由节点组成，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。
双链表的示意图如下：
表头为空，表头的后继节点为"节点10"(数据为10的节点)；"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点)，"节点20"的前继节点是"节点10"；"节点20"的后继节点是"节点30"，"节点30"的前继节点是"节点20"；...；末尾节点的后继节点是表头。
双链表删除节点
删除"节点30"
删除之前："节点20"的后继节点为"节点30"，"节点30" 的前继节点为"节点20"。"节点30"的后继节点为"节点40"，"节点40" 的前继节点为"节点30"。
删除之后："节点20"的后继节点为"节点40"，"节点40" 的前继节点为"节点20"。
双链表添加节点
在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"
添加之前："节点10"的后继节点为"节点20"，"节点20" 的前继节点为"节点10"。
添加之后："节点10"的后继节点为"节点15"，"节点15" 的前继节点为"节点10"。"节点15"的后继节点为"节点20"，"节点20" 的前继节点为"节点15"。
下面介绍java双链表的实现
实现代码
双链表类(DoubleLink.java)
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
/**
* Java 实现的双向链表。
* 注：java自带的集合包中有实现双向链表，路径是:java.util.LinkedList
*/
public class DoubleLink<T> {
// 表头
private DNode<T> mHead;
// 节点个数
private int mCount;
// 双向链表“节点”对应的结构体
private class DNode<T> {
public DNode prev;
public DNode next;
public T value;
public DNode(T value, DNode prev, DNode next) {
this.value = value;
this.prev = prev;
this.next = next;
}
}
// 构造函数
public DoubleLink() {
// 创建“表头”。注意：表头没有存储数据！
mHead = new DNode<T>(null, null, null);
mHead.prev = mHead.next = mHead;
// 初始化“节点个数”为0
mCount = 0;
}
// 返回节点数目
public int size() {
return mCount;
}
// 返回链表是否为空
public boolean isEmpty() {
return mCount==0;
}
// 获取第index位置的节点
private DNode<T> getNode(int index) {
if (index<0 || index>=mCount)
throw new IndexOutOfBoundsException();
// 正向查找
if (index <= mCount/2) {
DNode<T> node = mHead.next;
for (int i=0; i<index; i++)
node = node.next;
return node;
}
// 反向查找
DNode<T> rnode = mHead.prev;
int rindex = mCount - index -1;
for (int j=0; j<rindex; j++)
rnode = rnode.prev;
return rnode;
}
// 获取第index位置的节点的值
public T get(int index) {
return getNode(index).value;
}
// 获取第1个节点的值
public T getFirst() {
return getNode(0).value;
}
// 获取最后一个节点的值
public T getLast() {
return getNode(mCount-1).value;
}
// 将节点插入到第index位置之前
public void insert(int index, T t) {
if (index==0) {
DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead, mHead.next);
mHead.next.prev = node;
mHead.next = node;
mCount++;
return ;
}
DNode<T> inode = getNode(index);
DNode<T> tnode = new DNode<T>(t, inode.prev, inode);
inode.prev.next = tnode;
inode.next = tnode;
mCount++;
return ;
}
// 将节点插入第一个节点处。
public void insertFirst(T t) {
insert(0, t);
}
// 将节点追加到链表的末尾
public void appendLast(T t) {
DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead.prev, mHead);
mHead.prev.next = node;
mHead.prev = node;
mCount++;
}
// 删除index位置的节点
public void del(int index) {
DNode<T> inode = getNode(index);
inode.prev.next = inode.next;
inode.next.prev = inode.prev;
inode = null;
mCount--;
}
// 删除第一个节点
public void deleteFirst() {
del(0);
}
// 删除最后一个节点
public void deleteLast() {
del(mCount-1);
}
}
测试程序(DlinkTest.java)
* Java 实现的双向链表。
* 注：java自带的集合包中有实现双向链表，路径是:java.util.LinkedList
*/
public class DlinkTest {
// 双向链表操作int数据
private static void int_test() {
int[] iarr = {10, 20, 30, 40};
System.out.println("\n----int_test----");
// 创建双向链表
DoubleLink<Integer> dlink = new DoubleLink<Integer>();
dlink.insert(0, 20); // 将 20 插入到第一个位置
dlink.appendLast(10); // 将 10 追加到链表末尾
dlink.insertFirst(30); // 将 30 插入到第一个位置
// 双向链表是否为空
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty());
// 双向链表的大小
System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size());
// 打印出全部的节点
for (int i=0; i<dlink.size(); i++)
System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i));
}
private static void string_test() {
String[] sarr = {"ten", "twenty", "thirty", "forty"};
System.out.println("\n----string_test----");
// 创建双向链表
DoubleLink<String> dlink = new DoubleLink<String>();
dlink.insert(0, sarr[1]); // 将 sarr中第2个元素 插入到第一个位置
dlink.appendLast(sarr[0]); // 将 sarr中第1个元素 追加到链表末尾
dlink.insertFirst(sarr[2]); // 将 sarr中第3个元素 插入到第一个位置
// 双向链表是否为空
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty());
// 双向链表的大小
System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size());
// 打印出全部的节点
for (int i=0; i<dlink.size(); i++)
System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i));
}
// 内部类
private static class Student {
private int id;
private String name;
public Student(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "["+id+", "+name+"]";
}
}
private static Student[] students = new Student[]{
new Student(10, "sky"),
new Student(20, "jody"),
new Student(30, "vic"),
new Student(40, "dan"),
};
private static void object_test() {
System.out.println("\n----object_test----");
// 创建双向链表
DoubleLink<Student> dlink = new DoubleLink<Student>();
dlink.insert(0, students[1]); // 将 students中第2个元素 插入到第一个位置
dlink.appendLast(students[0]); // 将 students中第1个元素 追加到链表末尾
dlink.insertFirst(students[2]); // 将 students中第3个元素 插入到第一个位置
// 双向链表是否为空
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty());
// 双向链表的大小
System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size());
// 打印出全部的节点
for (int i=0; i<dlink.size(); i++) {
System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i));
}
}
public static void main(String[] args) {
int_test(); // 演示向双向链表操作“int数据”。
string_test(); // 演示向双向链表操作“字符串数据”。
object_test(); // 演示向双向链表操作“对象”。
}
}
运行结果
[Java] 纯文本查看 复制代码
----int_test----
isEmpty()=false
size()=3
dlink(0)=30
dlink(1)=20
dlink(2)=10
----string_test----
isEmpty()=false
size()=3
dlink(0)=thirty
dlink(1)=twenty
dlink(2)=ten
----object_test----
isEmpty()=false
size()=3
dlink(0)=[30, vic]
dlink(1)=[20, jody]
dlink(2)=[10, sky]
作者: 不二晨 时间: 2018-11-21 16:58
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