【Java】 大话数据结构(2) 线性表之单链表

本文根据《大话数据结构》一书，实现了Java版的单链表。

每个结点中只包含一个指针域的链表，称为单链表。

单链表的结构如图所示：

单链表与顺序存储结构的对比：

实现程序：

package LinkList;
/**
 * 说明：
 * 1.《大话数据结构》中没有线性表的长度，但提到可以存储于头节点的数据域中。
 *   本程序的线性表长度存放于count变量中，线性表长度可以使程序比较方便。
 * 2.程序中，第i个位置代表第i个结点，头结点属于第0个结点
 * 3.因为链表为泛型，整表创建采用整型（随机整数做元素），所以有出现一些类型转换
 * 4.Java程序的方法一般以小写开头，但为和书上一致，程序中方法采用了大写开头。
 *
 * 注意点：
 * 1.count在增删元素时要加一或减一千万别忘了
 * 2.清空线性表要每个元素都null
 *
 * @author Yongh
 *
 */
public class LinkList<E> {
	private Node<E> head;  //头结点
	private int count;  //线性表长度（《大话》存储于head.data中）	

	/**
	 * 结点
	 */
	private class Node<E>{
		E data;
		Node<E> next;
		public Node(E data,Node<E> next){
			this.data=data;
			this.next=next;
		}
	}

	/**
	 * 线性表的初始化
	 */
	public LinkList(){
		head=new Node<E>(null, null);  //不是head=null;
		count=0;
	}

	/**
	 * 判断线性表是否为空
	 */
	public boolean IsEmpty() {
		if(count==0) {
			System.out.println("表为空！");
			return true;
		}else {
			System.out.println("表不为空！");
			return false;
		}
		//return count==0;
	}

	/**
	 * 清空线性表(自己编写的)
	 */
	public void ClearList() {
		Node<E> node;
		while(count!=0) {
			node=head.next;
			head.next=node.next;
			node=null;
			count--;
		}
		System.out.println("线性表已清空！");
	}

	/**
	 * 清空线性表(书中改写)
	 */
	public void ClearList2() {
		Node<E> q,p;
		q=head.next;
		while(q!=null) {
			p=q.next;
			q=null;
			q=p;
			count--;
		}
		head.next=null;
		System.out.println("线性表已清空！");
	}

	/**
	 * 获取第i个结点（包括第0个结点，头结点）
	 * 获取结点值只需要GetNode(i).data即可，不再写方法了
	 */
	public Node<E> GetNode(int i) {
		if(i<0||i>count) {
			throw new RuntimeException("元素位置错误！");
		}else if (i==0) {
			return head;
		}else {
			Node<E> node=head.next;
			for(int k=1;k<i;k++) {
				node=node.next;
			}
			return node;
		}
	}

	/**
	 * 获取第i个结点的数据(包括头结点)
	 */
	public E GetData(int i) {
		return GetNode(i).data;
	}

	/**
	 * 查找元素，0代表查找失败
	 */
	public int LocateElem(E e) {
		Node<E> node;
		node=head.next;
		if(node.data==e)
			return 1;
		for(int k=1;k<count;k++) {
			node=node.next;
			if(node.data==e)
				return k+1;
		}
		System.out.println("查找失败！");
		return 0;
	}

	/**
	 * 第i个位置插入新的元素
	 */
	public void ListInsert(int i,E e) {
		if(i<1||i>count+1) {
			throw new RuntimeException("插入位置错误！");
		}else {
			Node<E> newNode=new Node<E>(e,null);
			newNode.next=GetNode(i-1).next;  //因为GetNode()方法中包含了获取头结点，所以不需单独判断了
			GetNode(i-1).next=newNode;
			count++;
			System.out.println("插入成功！");
		}
	}

	/**
	 * 删除第i个位置元素，并返回其值
	 */
	public E ListDelete(int i) {
		if(i<1||i>count)
			throw new RuntimeException("删除位置错误！");
		Node<E> node=GetNode(i);
		E e=node.data;
		GetNode(i-1).next=node.next;
		node=null;
		count--;
		System.out.println("删除成功!");
		return e;
	}

	/**
	 * 获取线性表长度
	 */
	public int ListLength() {
		return count;
	}

	/**
	 * 整表创建，头插法
	 */
	public LinkList<Integer> CreateListHead(int n){
		LinkList<Integer> list1=new LinkList<Integer>();
		Node<Integer> node,lastNode;
		for(int i=0;i<n;i++) {
    		int data=(int)(Math.random()*100);  //生成100以内的随机数
    		node=new Node<Integer>(data, null);
    		node.next=(LinkList<E>.Node<Integer>) list1.head.next;
    		list1.head.next=(LinkList<Integer>.Node<Integer>) node;
    		list1.count++;
    	}
		return list1;
	}

	/**
	 * 整表创建，尾插法
	 */
	public LinkList<Integer> CreateListTail(int n){
		LinkList<Integer> list2=new LinkList<Integer>();
		Node<Integer> node,lastNode;
		lastNode=(LinkList<E>.Node<Integer>) list2.head;
		for(int i=0;i<n;i++) {
			int data=(int)(Math.random()*100);  //生成100以内的随机数
			node=new Node<Integer>(data, null);
			lastNode.next=node;
			lastNode=node;
			list2.count++;
		}
		return list2;
    }
}

　　

测试代码：

　　基本数据类型和引用类型各写了一个测试代码。

package LinkList;

/**
 * 基本数据类型测试
 */
public class LinkListTest1 {
	public static void main(String[] args) {
		LinkList<Integer> nums = new LinkList<Integer>();
		nums.IsEmpty();
		System.out.println("——————————插入1到5,并读取内容——————————");
		for (int i = 1; i <= 5; i++)
			nums.ListInsert(i, 2*i);
		nums.IsEmpty();
		int num;
		for (int i = 1; i <= 5; i++) {
			num = nums.GetData(i);
			System.out.println("第" + i + "个位置的值为：" + num);
		}
		System.out.println("——————————查找0、2、10是否在表中——————————");
		System.out.print("0的位置：");
		System.out.println(nums.LocateElem(0));
		System.out.print("2的位置：");
		System.out.println(nums.LocateElem(2));
		System.out.print("10的位置：");
		System.out.println(nums.LocateElem(10));
		System.out.println("——————————删除2、10——————————");
		num = nums.ListDelete(1);
		System.out.println("已删除：" + num);
		num = nums.ListDelete(4);
		System.out.println("已删除：" + num);
		System.out.println("当前表长：" + nums.ListLength());
		for (int i = 1; i <= nums.ListLength(); i++) {
			num = nums.GetData(i);
			System.out.println("第" + i + "个位置的值为：" + num);
		}
		nums.ClearList();
		nums.IsEmpty();
	}
}

　　

表为空！
——————————插入1到5,并读取内容——————————
插入成功！
插入成功！
插入成功！
插入成功！
插入成功！
表不为空！
第1个位置的值为：2
第2个位置的值为：4
第3个位置的值为：6
第4个位置的值为：8
第5个位置的值为：10
——————————查找0、2、10是否在表中——————————
0的位置：查找失败！
0
2的位置：1
10的位置：5
——————————删除2、10——————————
删除成功!
已删除：2
删除成功!
已删除：10
当前表长：3
第1个位置的值为：4
第2个位置的值为：6
第3个位置的值为：8
线性表已清空！
表为空！

LinkListTest1

package LinkList;

public class LinkListTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        LinkList<Student> students =new LinkList<Student>();
        students .IsEmpty();
        System.out.println("——————————插入1到5,并读取内容——————————");
        Student[] stus= {new Student("小A",11),new Student("小B",12),new Student("小C",13),
                new Student("小D",14),new Student("小E",151)};
        for(int i=1;i<=5;i++)
            students.ListInsert(i, stus[i-1]);
        students .IsEmpty();
        Student stu;
        for(int i=1;i<=5;i++) {
            stu=students .GetData(i);
            System.out.println("第"+i+"个位置为："+stu.name);
        }
        System.out.println("——————————查找小A、小E、小龙是否在表中——————————");
        System.out.print("小A的位置：");
        stu=stus[0];
        System.out.println(students .LocateElem(stu));
        System.out.print("小E的位置：");
        stu=stus[4];
        System.out.println(students .LocateElem(stu));
        System.out.print("小龙的位置：");
        stu=new Student("小龙",11);
        System.out.println(students .LocateElem(stu));
        System.out.println("——————————删除小E、小B——————————");
        stu=students .ListDelete(2);
        System.out.println("已删除："+stu.name);
        stu=students .ListDelete(4);
        System.out.println("已删除："+stu.name);
        System.out.println("当前表长："+students .ListLength());
        for(int i=1;i<=students .ListLength();i++) {
            stu=students .GetData(i);
            System.out.println("第"+i+"个位置为："+stu.name);
        }
        students .ClearList();
        students .IsEmpty();
    }
}

class Student{
    public Student(String name, int age) {
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    String name;
    int age;
}

　　

表为空！
——————————插入1到5,并读取内容——————————
插入成功！
插入成功！
插入成功！
插入成功！
插入成功！
表不为空！
第1个位置为：小A
第2个位置为：小B
第3个位置为：小C
第4个位置为：小D
第5个位置为：小E
——————————查找小A、小E、小龙是否在表中——————————
小A的位置：1
小E的位置：5
小龙的位置：查找失败！
0
——————————删除小E、小B——————————
删除成功!
已删除：小B
删除成功!
已删除：小E
当前表长：3
第1个位置为：小A
第2个位置为：小C
第3个位置为：小D
线性表已清空！
表为空！

LinkListTest2

【Java】 剑指offer(17) 在O(1)时间删除链表结点