写在前面：
双向链表是一种对称结构，它克服了单链表上指针单向性的缺点，其中每一个节点即可向前引用，也可向后引用，这样可以更方便的插入、删除数据元素。
由于双向链表需要同时维护两个方向的指针，因此添加节点、删除节点时指针维护成本更大；但双向链表具有两个方向的指针，因此可以向两个方向搜索节点，因此双向链表在搜索节点、删除指定索引处节点时具有较好的性能。
Java语言实现双向链表：
1 package com.ietree.basic.datastructure.dublinklist;
2
3 /**
4 * 双向链表
5 *
6 * @author Dylan
7 */
8 public class DuLinkList<T> {
9
10 // 定义一个内部类Node，Node实例代表链表的节点
11 private class Node {
12
13 // 保存节点的数据
14 private T data;
15 // 保存上个节点的引用
16 private Node prev;
17 // 指向下一个节点的引用
18 private Node next;
19
20 // 无参构造器
21 public Node() {
22 }
23
24 // 初始化全部属性的构造器
25 public Node(T data, Node prev, Node next) {
26
27 this.data = data;
28 this.prev = prev;
29 this.next = next;
30
31 }
32
33 }
34
35 // 保存该链表的头节点
36 private Node header;
37 // 保存该链表的尾节点
38 private Node tail;
39 // 保存该链表中已包含的节点数
40 private int size;
41
42 // 创建空链表
43 public DuLinkList() {
44
45 // 空链表，header和tail都是null
46 header = null;
47 tail = null;
48
49 }
50
51 // 以指定数据元素来创建链表，该链表只有一个元素
52 public DuLinkList(T element) {
53
54 header = new Node(element, null, null);
55 // 只有一个节点，header、tail都指向该节点
56 tail = header;
57 size++;
58
59 }
60
61 // 返回链表的长度
62 public int length() {
63
64 return size;
65
66 }
67
68 // 获取链式线性表中索引为index处的元素
69 public T get(int index) {
70
71 return getNodeByIndex(index).data;
72
73 }
74
75 // 根据索引index获取指定位置的节点
76 public Node getNodeByIndex(int index) {
77
78 if (index < 0 || index > size - 1) {
79
80 throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
81
82 }
83 if (index <= size / 2) {
84
85 // 从header节点开始
86 Node current = header;
87 for (int i = 0; i <= size / 2 && current != null; i++, current = current.next) {
88 if (i == index) {
89
90 return current;
91
92 }
93 }
94
95 } else {
96
97 // 从tail节点开始搜索
98 Node current = tail;
99 for (int i = size - 1; i > size / 2 && current != null; i++, current = current.prev) {
100 if (i == index) {
101
102 return current;
103
104 }
105 }
106
107 }
108
109 return null;
110 }
111
112 // 查找链式线性表中指定元素的索引
113 public int locate(T element) {
114
115 // 从头结点开始搜索
116 Node current = header;
117 for (int i = 0; i < size && current != null; i++, current = current.next) {
118
119 if (current.data.equals(element)) {
120 return i;
121 }
122
123 }
124 return -1;
125
126 }
127
128 // 向线性链表的指定位置插入一个元素
129 public void insert(T element, int index) {
130
131 if (index < 0 || index > size) {
132 throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
133 }
134
135 // 如果还是空链表
136 if (header == null) {
137
138 add(element);
139
140 } else {
141
142 // 当index为0时，也就是在链表头处插入
143 if (index == 0) {
144
145 addAtHeader(element);
146
147 } else {
148
149 // 获取插入点的前一个节点
150 Node prev = getNodeByIndex(index - 1);
151 // 获取插入点的节点
152 Node next = prev.next;
153 // 让新节点的next引用指向next节点，prev引用指向prev节点
154 Node newNode = new Node(element, prev, next);
155 // 让prev的next节点指向新节点
156 prev.next = newNode;
157 // 让prev的下一个节点的prev指向新节点
158 next.prev = newNode;
159 size++;
160 }
161
162 }
163
164 }
165
166 // 采用尾插法为链表添加新节点
167 public void add(T element) {
168
169 // 如果该链表还是空链表
170 if (header == null) {
171
172 header = new Node(element, null, null);
173 // 只有一个节点，header、tail都指向该节点
174 tail = header;
175
176 } else {
177
178 // 创建新节点，新节点的pre指向原tail节点
179 Node newNode = new Node(element, tail, null);
180 // 让尾节点的next指向新增的节点
181 tail.next = newNode;
182 // 以新节点作为新的尾节点
183 tail = newNode;
184
185 }
186 size++;
187 }
188
189 // 采用头插法为链表添加新节点
190 public void addAtHeader(T element) {
191 // 创建新节点，让新节点的next指向原来的header
192 // 并以新节点作为新的header
193 header = new Node(element, null, header);
194 // 如果插入之前是空链表
195 if (tail == null) {
196
197 tail = header;
198
199 }
200 size++;
201 }
202
203 // 删除链式线性表中指定索引处的元素
204 public T delete(int index) {
205
206 if (index < 0 || index > size - 1) {
207
208 throw new IndexOutOfBoundsException("线性表索引越界");
209
210 }
211 Node del = null;
212 // 如果被删除的是header节点
213 if (index == 0) {
214
215 del = header;
216 header = header.next;
217 // 释放新的header节点的prev引用
218 header.prev = null;
219
220 } else {
221
222 // 获取删除节点的前一个节点
223 Node prev = getNodeByIndex(index - 1);
224 // 获取将要被删除的节点
225 del = prev.next;
226 // 让被删除节点的next指向被删除节点的下一个节点
227 prev.next = del.next;
228 // 让被删除节点的下一个节点的prev指向prev节点
229 if (del.next != null) {
230
231 del.next.prev = prev;
232
233 }
234
235 // 将被删除节点的prev、next引用赋为null
236 del.prev = null;
237 del.next = null;
238
239 }
240 size--;
241 return del.data;
242 }
243
244 // 删除链式线性表中最后一个元素
245 public T remove() {
246
247 return delete(size - 1);
248
249 }
250
251 // 判断链式线性表是否为空表
252 public boolean empty() {
253
254 return size == 0;
255
256 }
257
258 // 清空线性表
259 public void clear() {
260
261 // 将底层数组所有元素赋为null
262 header = null;
263 tail = null;
264 size = 0;
265
266 }
267
268 public String toString() {
269
270 // 链表为空链表
271 if (empty()) {
272
273 return "[]";
274
275 } else {
276
277 StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
278 for (Node current = header; current != null; current = current.next) {
279
280 sb.append(current.data.toString() + ", ");
281
282 }
283 int len = sb.length();
284 return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
285
286 }
287
288 }
289
290 // 倒序toString
291 public String reverseToString() {
292
293 if (empty()) {
294
295 return "[]";
296
297 } else {
298
299 StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
300 for (Node current = tail; current != null; current = current.prev) {
301
302 sb.append(current.data.toString() + ", ");
303
304 }
305 int len = sb.length();
306 return sb.delete(len - 2, len).append("]").toString();
307
308 }
309
310 }
311
312 }
测试类：
1 package com.ietree.basic.datastructure.dublinklist;
2
3 /**
4 * 测试类
5 *
6 * @author Dylan
7 */
8 public class DuLinkListTest {
9
10 public static void main(String[] args) {
11
12 DuLinkList<String> list = new DuLinkList<String>();
13 list.insert("aaaa", 0);
14 list.add("bbbb");
15 list.insert("cccc", 0);
16 // 在索引为1处插入一个新元素
17 list.insert("dddd", 1);
18 // 输出顺序线性表的元素
19 System.out.println(list);
20 // 删除索引为2处的元素
21 list.delete(2);
22 System.out.println(list);
23 System.out.println(list.reverseToString());
24 // 获取cccc字符串在顺序线性表中的位置
25 System.out.println("cccc在顺序线性表中的位置：" + list.locate("cccc"));
26 System.out.println("链表中索引1处的元素：" + list.get(1));
27 list.remove();
28 System.out.println("调用remove方法后的链表：" + list);
29 list.delete(0);
30 System.out.println("调用delete(0)后的链表：" + list);
31
32 }
33
34 }
程序输出：
[cccc, dddd, aaaa, bbbb] [cccc, dddd, bbbb] [bbbb, dddd, cccc] cccc在顺序线性表中的位置：0 链表中索引1处的元素：dddd 调用remove方法后的链表：[cccc, dddd] 调用delete(0)后的链表：[dddd]
时间： 2024-11-06 10:55:16