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链表第一课

标签:
Java

链表是一种基础的数据结构,它表示一列元素。

链表由节点(Node)组成,一个节点包含两个变量,一个变量存储我们需要保存的数据(图中的item),另一个变量指向下一个节点(图中的next),如下图所示:

webp

节点

在程序中表示如下:

private class Node{
    Item item;    // 保存数据
    Node next;   // 指向下一个节点}

若干个这样的节点一个一个连起来,就可以组成一个链表。此外,我们还需要两个变量,分别指向链表的头节点和尾节点:本文使用first变量指向头节点,last变量指向尾节点。

下面介绍四个链表的操作:

  • 创建第一个节点。

  • 在表头添加节点。

  • 在表尾添加节点。

  • 在表头删除节点。

创建第一个节点

创建第一个节点非常容易,只需要新建一个节点,并将变量first和last都指向这个节点即可:

webp

创建第一个节点

这个节点的next变量为null(空),意味着它不指向其他节点,也就是说它是最后一个节点。它还是第一个节点,所以last和first变量都指向它。

这个节点的item变量被赋值为boy,这是我们希望存储的数据。

在表头添加节点

在表头添加节点需要使用一个临时变量,这里把这个临时变量叫做oldfirst,它指向添加新节点之前的头节点。

在表头添加节点的过程如下:

  • 将oldfirst变量指向头节点;

  • 新建一个节点并将first变量指向它;

  • 将新节点的next变量指向oldfirst变量所指的节点。

这样,新建的节点成了整个链表的头节点,而原先的头节点成了链表的第二个节点。如下图:

webp

在表头添加节点

至此,我们得到了一条拥有两个节点的链表:

webp

拥有两个节点的链表

在表尾添加节点

在表尾添加节点和在表头添加节点非常相似,过程如下:

  • 将oldlast变量指向尾节点;

  • 新建一个节点并将last变量指向他;

  • 将oldlast变量所指节点的next变量指向新节点。

webp

在表尾添加节点

这样,新添加的节点变成了尾节点,原先的尾节点变成了倒数第二个节点。

至此,我们拥有了一条由三个节点构成的链表:

webp

拥有三个节点的链表

在表头删除节点

在表头删除节点很简单,只需要将first变量指向第二个节点(头节点next变量所指的节点),然后让原先的头节点随风而去即可:

webp

在表头删除节点

至此,链表的四种基本操作就介绍完了。

数组也可以用于保存一列元素,它们之间的主要区别有:

功能数组链表
随机访问和修改任意元素可以,可以通过下标访问不可以,只能从头节点一个一个往后寻找
不移动其他元素在内存中的位置的情况下插入元素不可以可以
事先估计元素容量需要,因为数组元素个数一旦确定,便无法再更改不需要
所需空间与元素容量成正比一般不是,需要为添加和插入元素预留空间

链表一个典型的应用是在栈(LIFO)和队列(FIFO)中,栈使用后进先出的策略,在表头添加节点,在表头删除节点;队列使用先进先出的策略,在表头添加节点,在表尾删除节点。



作者:mwangjs
链接:https://www.jianshu.com/p/28c066f18bbd


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