本人文笔较差，语文从来不及格，基础不好，写此类文章仅供自己学习，理解队列及其他知识，高手大神请略过。参考书籍 《数据结构与算法分析-Java语言描述
1.1 单链表简介
线性表的最大的缺点就是插入和删除操作需要移动大量的元素，这是它在内存中的连续存储结构造成的。为了弥补这2个缺点，就出现了链表，即线性表的链式存储。
链表是由一系列的几点组成，这些节点不必在内存中相连。这就意味着元素可以存在内存未被占用的任意位置。如图
这个存储可以想象成元素在内存中成三维空间存储，他们之间可没有像数组那样的下标标记。他们之间的联系是靠图中的箭头。与顺序存储结构不同的是，链表的
每一个节点不仅仅保存着元素本身，还包含另一块区域，而这块区域保存着它的直接后即元素节点的链儿，也叫next链儿(next引用，其实就是节点的引用变量)，
顶头的节点存储的不是元素，是一个只有指向第一个元素节点的链儿(头指针)，最后一个节点的next链儿是引用null。（C语言中貌似叫指针，原谅我这个没学过C语言的土鳖）。
所以单链表的存储是从头指针开始的，之后的每一个节点都是上一个next链儿指向的位置。这种方式的存储使得要获取某一个节点变得困难。如要获取单链表
a1,a2,...ai...,an的元素ai,必须得先获取ai-1,因为只有ai-1存储了指向ai的next链儿。同样获取ai-1必须先获取ai-2
若从头指针开始，获取第一个元素耗时将是O(1)(与线性表类似，假设获取某一个元素时间是t[t是固定不变的常数])，最费时的情况将是获取最后一个元素。
O(N)，则整个链表的获取元素的平均耗时就是O(N)/2，时间复杂度即O(N)。
看起来确实不如顺序存储。但在这个二元对立的世界，任何行为都是具有两面性的。对于单链表的插入，若将节点 P 插入上图的节点a3的位置，只需要将a2的
next链儿指向节点P(若P不是空节点)，P的next链儿指向a3就完事儿了。其它元素节点不需要任何移动。如图
对于删除节点a3也是同一个道理，只需要将节点a2的next链儿指向a4，然后移除a3就可以了。单纯就插入和删除的操作来说，时间复杂度是O(1)。可是这真的
就节省时间了么？仔细看，插入和删除都是由两部分组成的：第一部分是遍历获取元素，第二部分才是插入或删除的操作。整体来说时间复杂度还是O(N)，这
看起来与顺序存储确实没有太大的优势。但如果插入或删除元素较多，如从ai元素位置插入10个，100个，甚至上10000(当然表的最大存储空间要足够大)，或者
更多个元素，对于顺序存储每一次插入(删除)都要移动n-i个节点元素，也就是每一次时间复杂度都是O(N)，但对于单链表而言只是简单的赋值和next链的移动，
时间复杂度都是O(1)。
总结：插入或删除节点元素操作频繁的，单链表的效率要高于顺序存储的线性表。
1.2 单链表的Java简单实现
1 import java.util.Arrays;
2 import java.util.Collection;
3 import java.util.List;
4 import java.util.NoSuchElementException;
5
6 /**
7 * Created with IntelliJ IDEA.
8 * CreateUser: blentle
9 * Email: [email protected]
10 * CreateTime: 2014/11/6 23:20
11 * ModifyUser: blentle
12 * ModifyTime: 2014/11/6 23:20
13 * Class Description:
14 * To change this template use File | Settings | File Templates.
15 */
16 public class SingleLinkedList<T> {
17 //链表的存储大小
18 private int size;
19 //链表的头结点
20 private Node<T> firstNode;
21 //链表的最后一个元素,里面的nextChain指向引用null
22 private Node<T> lastNode;
23
24 public SingleLinkedList() {
25
26 }
27
28 /**
29 * 不指定位置，插入到最后一个元素的后面
30 * @param t
31 * @return
32 */
33 public boolean add(T t) {
34 //存储插入前最后一个元素，便于后面修改next链儿
35 Node<T> node = this.lastNode;
36 Node<T> newNode = new Node(t,null);
37 //修改最后一个元素的值
38 this.lastNode = newNode;
39 if(node == null) {
40 //原来是空表，头指针也是最后一个节点
41 this.firstNode = this.lastNode;
42 } else {
43 //将插入之前最后一个节点的next链儿指向新的节点元素
44 node.nextChain = newNode;
45 }
46 //增加链表的长度
47 size++;
48 return true;
49 }
50
51 /**
52 * 指定位置，插入到指定位置
53 * @param index
54 * @param t
55 * @return
56 */
57 public boolean add(int index,T t) {
58 if(index == this.size) {
59 //若指定位置刚好在最后一个元素(从0开始)后面
60 add(t);
61 } else {
62 Node<T> node = get(index);
63 //插入的新元素节点next链儿指向原来位置的元素节点
64 Node newNode = new Node(t, node);
65 //新元素节点前驱元素的next链儿指向新元素
66 if(index > 0) {
67 //插入的不是第一个节点
68 Node<T> prevousNode = get(index - 1) ;
69 prevousNode.nextChain = newNode;
70 } else {
71 //插入到第一个节点
72 firstNode = newNode;
73 }
74
75 }
76 size++;
77 return true;
78 }
79
80 /**
81 * 这个方法才能体现出单链表的优势
82 * todo:待优化
83 * @param index
84 * @param collection
85 * @return
86 */
87 public boolean addAll(int index,Collection<? extends T> collection) {
88 //检查序号越界
89 if(index < 0 || index > size) {
90 throw new IndexOutOfBoundsException("single linked list size is :" + size + ",but index is:" + index);
91 }
92 int insertSize = collection.size();
93 if(index == size) {
94 //序号和表的长度相同，即插入到最后一个元素后面,保存插入前的最后一个元素节点，用于后面移动next链儿
95 Node<T> previosNode = this.lastNode;
96 for(T oneTarget: collection) {
97 Node<T> newNode = new Node<T>(oneTarget,null);
98 if(previosNode == null) {
99 //插入的是空表
100 firstNode = newNode;
101 } else {
102 previosNode.nextChain = newNode;
103 }
104 //插入下一个元素时的，previousNode就变成了当前插入的元素
105 previosNode = newNode;
106 }
107 } else {
108 //插入到其他位置
109 Node<T> indexNodeBeforeInsert = get(index);
110 Node<T> previosNode = null;
111 if(index > 0) {
112 previosNode = get(index-1);
113 }
114 for(T oneTarget: collection) {
115 Node<T> newNode = new Node<T>(oneTarget,null);
116 if(previosNode == null) {
117 //插入的是空表
118 firstNode = newNode;
119 } else {
120 previosNode.nextChain = newNode;
121 }
122 //插入下一个元素时的，previousNode就变成了当前插入的元素
123 previosNode = newNode;
124 previosNode.nextChain = indexNodeBeforeInsert;
125 }
126
127 }
128 size += insertSize;
129 return true;
130 }
131
132 /**
133 * 删除指定位置的元素
134 * @param index
135 * @return
136 */
137 public boolean remove(int index) {
138 if(size == 0) {
139 return false;
140 }
141 //检查标号越界
142 if(index < 0 || index >= size ) {
143 throw new IndexOutOfBoundsException("single linked list size is :" + size + ",but index is:" + index);
144 }
145 Node<T> target = get(index);
146 Node<T> nextNode = target.nextChain;
147 Node<T> previousNode = null;
148 if(index > 0) {
149 previousNode = get(index - 1);
150 previousNode.nextChain = nextNode;
151 } else {
152 firstNode = nextNode;
153 }
154 if(nextNode == null) {
155 //删除的是最后一个元素,改变表尾元素节点
156 lastNode = previousNode;
157 } else {
158 //删除后自身的next链儿引用null
159 target.nextChain = null;
160 }
161 target.item = null;
162 size--;
163 return true;
164 }
165
166 /**
167 * 清理链表
168 */
169 public void clear() {
170 if(size > 0) {
171 //第一个节点开始遍历，依次引用null
172 Node<T> node = firstNode;
173 while(node != null) {
174 Node<T> next = node.nextChain;
175 node.nextChain = null;
176 node.item = null;
177 node = next;
178 }
179 firstNode = lastNode = null;
180 size = 0;
181 }
182 }
183
184 /**
185 * 获取链表的元素长度
186 * @return
187 */
188 public int size() {
189 return this.size;
190 }
191
192 /**
193 * 根据标号获取元素节点，从第头指针(第一个next链儿指向第一个节点元素)开始遍历，
194 * 每遍历一个元素正在活跃的next链儿向后移动一位
195 * @param index
196 * @return
197 */
198 private Node<T> get(int index) {
199 //这里next链是可以移动到最后一个元素size-1的
200 if(index < size && index >= 0) {
201 //从第一个节点开始遍历
202 Node<T> current = this.firstNode;
203 for(int i = 0 ; i < index ; i++) {
204 current = current.nextChain;
205 }
206 return current;
207 }
208 throw new NoSuchElementException();
209 }
210
211 /**
212 * 链表中的每一个节点元素【参考LinkedList源码】
213 * @param <T>
214 */
215 private static class Node<T> {
216 //节点元素
217 private T item;
218 //next链儿(下一节点的引用变量)
219 private Node<T> nextChain;
220
221 Node(T item, Node<T> nextChain) {
222 this.item = item;
223 this.nextChain = nextChain;
224 }
225 }
226
227 }
时间： 2024-10-30 19:39:34