Java描述数据结构之链表的增删改查

　　链表是一种常见的基础数据结构，它是一种线性表，但在内存中它并不是顺序存储的，它是以链式进行存储的，每一个节点里存放的是下一个节点的“指针”。在Java中的数据分为引用数据类型和基础数据类型，在Java中不存在指针的概念，但是对于链表而言的指针，指的就是引用数据类型的地址。

　　链表和数组都是线性的数据结构，对于数组而言其长度是固定的，由于在内存中其是连续的，因此更适合做查找与遍历，而链表在内存中是并不是顺序存储的，但是由于其是通过“指针”构成的，因此在插入、删除时比较数组更为的方便。

　　下面的代码通过内部类并结合递归的方式来实现了一个简单的用Java语言描述的链表的数据结构。

　　首先来看一下，链表数据结构的定义，代码如下：

 class NodeManager {
     private Node root;      // 根节点
     private int currentIndex = 0;   // 节点的序号，每次操作从0开始

     public void add(int data) {}
     public void delNode(int data) {}

     public void print() {}

     public boolean findNode(int data) {}

     public boolean updateNode(int oldData, int newData) {}

     // 向索引之前插入
     public void insert(int index, int data) {}

     // 谁拥有数据，谁提供方法
     class Node {
         private int data;
         private Node next;  // 把当前类型作为属性

         public Node(int data) {
             this.data = data;
         }

         public void setData(int data) {
             this.data = data;
         }

         public int getData() {
             return data;
         }

         // 添加节点
         public void addNode(int data) {}

         // 删除节点
         public void delNode(int data) {}

         // 输出所有节点
         public void printNode() {}

         // 查找节点是否存在
         public boolean findNode(int data) {}

         // 修改节点
         public boolean updateNode(int oldData, int newData) {}

         // 插入节点
         public void insertNode(int index, int data) {}
     }
 }

　　对于链表的定义来说，NodeManager类是用来管理链表操作的，而成员内部类Node是用于提供链表数据与链式结构的。对于类的使用者来说，并不直接访问数据，因此操作的是NodeManager类，而内部类Node提供了真正的数据管理，因此Node类需要提供真正的数据操作方法，对于NodeManager类中也需要提供一套由外部来操作链表的方法。因此，在NodeManager类和Node类中都提供了看似相同的方法，但实际的意义并不相同。

　　下面来查看NodeManager类和Node类中的add()方法，代码如下：

 public void add(int data) {
     if ( root == null ) {
         root = new Node(data);
     } else {
         root.addNode(data);
     }
 }

 // 添加节点
 public void addNode(int data) {
     if ( this.next == null ) {
         this.next = new Node(data);
     } else {
         this.next.addNode(data);
     }
 }

　　代码中上面的方法是NodeManager类中的方法，而下面的方法是Node类中的方法。

　　在Manager类中提供了一个root的成员变量，它用于管理链表的头节点，因此在添加节点时，会先判断root是否为空，如果为空则直接将节点由root来进行保存，如果root不为空，则通过Node类中的addNode()方法来进行添加，添加到思路是找到当前链表的最后一个节点，并将新添加到节点赋值给最后一个节点的next成员变量中。

　　对于链表的其他操作也是相同的思路，关于链表增删改查和输出的完整代码如下：

 class NodeManager {
     private Node root;      // 根节点
     private int currentIndex = 0;   // 节点的序号，每次操作从0开始

     public void add(int data) {
         if ( root == null ) {
             root = new Node(data);
         } else {
             root.addNode(data);
         }
     }
     public void delNode(int data) {
         if ( root == null ) return ;
         if ( root.getData() == data ) {
             Node tmp = root;
             root = root.next;
             tmp = null;
         } else {
             root.delNode(data);
         }
     }

     public void print() {
         if ( root != null ) {
             System.out.print(root.getData() + " ");
             root.printNode();
             System.out.println();
         }
     }

     public boolean findNode(int data) {
         if ( root == null ) return false;
         if ( root.getData() == data ) {
             return true;
         } else {
             return root.findNode(data);
         }
     }

     public boolean updateNode(int oldData, int newData) {
         if ( root == null ) return false;
         if ( root.getData() == oldData ) {
             root.setData(newData);
             return true;
         } else {
             return root.updateNode(oldData, newData);
         }
     }

     // 向索引之前插入
     public void insert(int index, int data) {
         if ( index < 0 ) return ;
         currentIndex = 0;
         if ( index == currentIndex ) {
             Node newNode = new Node(data);
             newNode.next = root;
             root = newNode;
         } else {
             root.insertNode(index, data);
         }
     }

     // 谁拥有数据，谁提供方法
     class Node {
         private int data;
         private Node next;  // 把当前类型作为属性

         public Node(int data) {
             this.data = data;
         }

         public void setData(int data) {
             this.data = data;
         }

         public int getData() {
             return data;
         }

         // 添加节点
         public void addNode(int data) {
             if ( this.next == null ) {
                 this.next = new Node(data);
             } else {
                 this.next.addNode(data);
             }
         }

         // 删除节点
         public void delNode(int data) {
             if ( this.next != null ) {
                 if ( this.next.getData() == data ) {
                     Node tmp = this.next;
                     this.next = this.next.next;
                     tmp = null;
                 } else {
                     this.next.delNode(data);
                 }
             }
         }

         // 输出所有节点
         public void printNode() {
             if ( this.next != null ) {
                 System.out.print(this.next.getData() + " ");
                 this.next.printNode();
             }
         }

         // 查找节点是否存在
         public boolean findNode(int data) {
             if ( this.next != null ) {
                 if ( this.next.getData() == data ) {
                     return true;
                 } else {
                     return this.next.findNode(data);
                 }
             }

             return false;
         }

         // 修改节点
         public boolean updateNode(int oldData, int newData) {
             if ( this.next != null ) {
                 if ( this.next.getData() == oldData ) {
                     this.next.setData(newData);
                     return true;
                 } else {
                     return this.next.updateNode(oldData, newData);
                 }
             }
             return false;
         }

         // 插入节点
         public void insertNode(int index, int data) {
             currentIndex ++;
             if ( index == currentIndex ) {
                 Node newNode = new Node(data);
                 newNode.next = this.next;
                 this.next = newNode;
             } else {
                 this.next.insertNode(index, data);
             }
         }
     }
 }

　　以上就是链表基本操作的完整代码，下面写一个调用的代码进行测试，代码如下：

 public class LinkList {
     public static void main(String[] args) {
         NodeManager nm = new NodeManager();
         System.out.println("链表的添加（添加5、4、3、2、1）");
         nm.add(5);
         nm.add(4);
         nm.add(3);
         nm.add(2);
         nm.add(1);
         nm.print();
         System.out.println("链表的删除（删除3）");
         nm.delNode(3);
         nm.print();
         System.out.println("链表的查找（查找1）");
         System.out.println(nm.findNode(1));
         System.out.println("链表的查找（查找10）");
         System.out.println(nm.findNode(10));
         System.out.println("链表的更新（把1更新为10）");
         nm.updateNode(1, 10);
         nm.print();
         System.out.println("链表的插入（在第1个位置插入20）");
         nm.insert(1, 20);
         nm.print();
         System.out.println("链表的插入（在第0个位置插入30）");
         nm.insert(0, 30);
         nm.print();
     }
 }

　　将代码编译、运行，结果如下图：

　　对于Java中的集合类中用到了不少的数据结构的知识，等自己状态好的时候学习学习Java集合类的源码。我会努力做一个初级程序员！

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