数据结构笔记_05 双链表

双链表简介

在单链表中，有了next 指针，这就使得我们要查找下一结点的时间复杂度为0(1)。可若想查找上一结点的话，那最坏的时间复杂度就是o(n)了，因为每次都要从头开始遍历查找。
为了克服单向性这一缺点，便有了双向链表。双向链表( double linked list)是在单链表的每个结点中，再设置一个指向其前驱结点的指针域。所以在双向链表中的结点都有两个指针域，一个指向直接后继，另一个指向直接前驱。

所以，双向链表既可以从前往后查找，也可以从后往前。

示意图如下：

双链表的几种操作

一、遍历

方法和单链表一样，只是多了一个可以向前查找。

	public void list() {
    
    
		// 先判断链表是否为空
		if (head.next == null) {
    
    
			System.out.println("链表为空~");
			return;
		}
		// 因为头节点不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
		HeroNode2 temp = head.next;
		while (true) {
    
    
			// 判断是否到链表最后
			if (temp == null) {
    
    
				break;
			}
			// 输出节点的信息
			System.out.println(temp);
			// 将temp后移,一定记住
			temp = temp.next;
		}
	}

二、添加

1、在双向链表的尾部添加

	public void add(HeroNode2 heroNode) {
    
    

		// 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
		HeroNode2 temp = head;
		// 遍历链表，找到最后
		while (true) {
    
    
			if (temp.next == null) {
    
    
				break;
			}
			// 若没有找到最后，将temp后移
			temp = temp.next;
		}
		// 当退出while 循环时，tmep就指向了链表的最后
		// 形成一个双向链表
		temp.next = heroNode;
		heroNode.pre = temp;
	}

2、按编号顺序添加节点的方法

示意图及注意点如下：

	public void addByOrder(HeroNode2 heroNode) {
    
    
		// 因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针（变量）来帮助找到添加的位置。
		HeroNode2 temp = head;
		boolean flag = false;// flag标志添加的编号是否存在，默认为false
		while (true) {
    
    
			if (temp.next == null) {
    
    // 说明temp已经在链表的最后
				break;
			}
			// 如果temp指向的节点大于要插入的节点，说明找到了插入的位置
			if (temp.next.no > heroNode.no) {
    
    
				break;
			} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
    
    // 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
				flag = true;// 说明编号存在
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移，遍历当前链表
		}

		// 判断flag 的值
		if (flag) {
    
    // 不能添加，说明编号存在
			System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了，不能加入\n", heroNode.no);
		} else {
    
    // 插入到链表中
			heroNode.pre = temp;
			heroNode.next = temp.next;
			if (temp.next != null) {
    
    // 避免空指针null.pre的情况
				temp.next.pre = heroNode;
			}
			temp.next = heroNode;
		}
	}

需要格外注意的是，在插入到末尾的时候，要注意避免空指针的情况。

三、修改

思路与单链表一致，不多赘述。

	public void updata(HeroNode2 newHeroNode) {
    
    
		if (head.next == null) {
    
    
			System.out.println("链表为空~");
			return;
		}
		// 根据no编号，找到需要修改的节点。
		HeroNode2 temp = head.next;
		boolean flag = false;// 表示是否找到该节点
		while (true) {
    
    
			if (temp == null) {
    
    
				break; // 已经遍历完链表
			}
			if (temp.no == newHeroNode.no) {
    
    
				flag = true; // 找到
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		if (flag) {
    
    
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		} else {
    
    
			System.out.printf("没有找到编号为%d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
		}
	}

四、删除

示意图如下：

因为是双向链表，所以可以实现自我删除。直接找到想删除的节点，将其前一个节点的next指向其后一个节点，再将其后一个节点的pre指向其前一个节点即可。

	public void del(int no) {
    
    

		// 判断当前链表是否为空
		if (head.next == null) {
    
    
			System.out.println("链表为空，不能删除~");
			return;
		}
		// 此前单链表删除需要前一个节点，现在不需要，所以直接从第一个节点开始
		HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量（指针）现在temp就是真正要删除的节点
		boolean flag = false;// 判断是否找到待删除节点
		while (true) {
    
    
			if (temp == null) {
    
     // 已经到链表的最后
				break;
			}
			if (temp.no == no) {
    
     // 找到了待删除节点
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		if (flag) {
    
    
			temp.pre.next = temp.next;
			if (temp.next != null) {
    
    // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这行，否则会出现空指针。
				temp.next.pre = temp.pre;
			}
		} else {
    
    
			System.out.printf("要删除的%d 号节点不存在\n", no);
		}
	}

完整源码：

package com.huey.linkedlist;

/**
 * @author Huey 2021-1-29 下午06:37:43
 * 
 */
public class DoubleLinkedListDemo {
    
    

	public static void main(String[] args) {
    
    
		// 测试
		System.out.println("双向链表的测试");
		// 先创建节点
		HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
		HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
		HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
		HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
		// 创建一个双向链表
		DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
		doubleLinkedList.add(hero1);
		doubleLinkedList.add(hero2);
		doubleLinkedList.add(hero3);
		doubleLinkedList.add(hero4);

		doubleLinkedList.list();

		// 修改
		HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
		doubleLinkedList.updata(newHeroNode);
		System.out.println("修改后的链表情况~");
		doubleLinkedList.list();

		// 删除
		System.out.println("删除后的链表情况~");
		doubleLinkedList.del(2);
		doubleLinkedList.del(4);
		doubleLinkedList.list();

		// 按编号顺序插入
		System.out.println("按编号添加后链表的情况~");
		doubleLinkedList.addByOrder(hero4);
		doubleLinkedList.list();
	}

}

// 创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
    
    

	// 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体的数据
	private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");

	// 返回头节点
	public HeroNode2 getHead() {
    
    
		return head;
	}

	/************************ 遍历双向链表的方法 **************************************************/
	public void list() {
    
    
		// 先判断链表是否为空
		if (head.next == null) {
    
    
			System.out.println("链表为空~");
			return;
		}
		// 因为头节点不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
		HeroNode2 temp = head.next;
		while (true) {
    
    
			// 判断是否到链表最后
			if (temp == null) {
    
    
				break;
			}
			// 输出节点的信息
			System.out.println(temp);
			// 将temp后移,一定记住
			temp = temp.next;
		}
	}

	/************************ 双向链表尾部增加节点的方法 ******************************************/

	public void add(HeroNode2 heroNode) {
    
    

		// 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
		HeroNode2 temp = head;
		// 遍历链表，找到最后
		while (true) {
    
    
			if (temp.next == null) {
    
    
				break;
			}
			// 若没有找到最后，将temp后移
			temp = temp.next;
		}
		// 当退出while 循环时，tmep就指向了链表的最后
		// 形成一个双向链表
		temp.next = heroNode;
		heroNode.pre = temp;
	}

	/************************ 双向链表按编号顺序 添加节点的方法 ******************************************/
	public void addByOrder(HeroNode2 heroNode) {
    
    
		// 因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针（变量）来帮助找到添加的位置。
		HeroNode2 temp = head;
		boolean flag = false;// flag标志添加的编号是否存在，默认为false
		while (true) {
    
    
			if (temp.next == null) {
    
    // 说明temp已经在链表的最后
				break;
			}
			// 如果temp指向的节点大于要插入的节点，说明找到了插入的位置
			if (temp.next.no > heroNode.no) {
    
    
				break;
			} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
    
    // 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
				flag = true;// 说明编号存在
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移，遍历当前链表
		}

		// 判断flag 的值
		if (flag) {
    
    // 不能添加，说明编号存在
			System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了，不能加入\n", heroNode.no);
		} else {
    
    // 插入到链表中
			heroNode.pre = temp;
			heroNode.next = temp.next;
			if (temp.next != null) {
    
    // 避免空指针null.pre的情况
				temp.next.pre = heroNode;
			}
			temp.next = heroNode;
		}
	}

	/*********** 双向链表修改一个节点 (和单向链表一样，只是节点类型改成了HeroNode2 *****************/

	public void updata(HeroNode2 newHeroNode) {
    
    
		if (head.next == null) {
    
    
			System.out.println("链表为空~");
			return;
		}
		// 根据no编号，找到需要修改的节点。
		HeroNode2 temp = head.next;
		boolean flag = false;// 表示是否找到该节点
		while (true) {
    
    
			if (temp == null) {
    
    
				break; // 已经遍历完链表
			}
			if (temp.no == newHeroNode.no) {
    
    
				flag = true; // 找到
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		if (flag) {
    
    
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		} else {
    
    
			System.out.printf("没有找到编号为%d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
		}
	}

	/************************ 从双向链表中删除一个节点 ******************************************/
	// 说明：对于双向链表，直接找到要删除节点，找到后自我删除即可。
	public void del(int no) {
    
    

		// 判断当前链表是否为空
		if (head.next == null) {
    
    
			System.out.println("链表为空，不能删除~");
			return;
		}
		// 此前单链表删除需要前一个节点，现在不需要，所以直接从第一个节点开始
		HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量（指针）现在temp就是真正要删除的节点
		boolean flag = false;// 判断是否找到待删除节点
		while (true) {
    
    
			if (temp == null) {
    
     // 已经到链表的最后
				break;
			}
			if (temp.no == no) {
    
     // 找到了待删除节点
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		if (flag) {
    
    
			temp.pre.next = temp.next;
			if (temp.next != null) {
    
    // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这行，否则会出现空指针。
				temp.next.pre = temp.pre;
			}
		} else {
    
    
			System.out.printf("要删除的%d 号节点不存在\n", no);
		}
	}

}

/****************************************************************************************************
 ******************** 定义一个HeroNode2,每个HeroNode对象就是一个节点*********************************
 **************************************************************************************************/

class HeroNode2 {
    
    
	public int no;
	public String name;
	public String nickname;
	public HeroNode2 next;// 指向下一个节点,默认为null
	public HeroNode2 pre;// 指向前一个节点,默认为null

	// 构造器
	public HeroNode2(int No, String name, String Nickname) {
    
    
		this.no = No;
		this.name = name;
		this.nickname = Nickname;
	}

	// 为了显示方便，我们重写toString(右键Source ——> toString)
	@Override
	public String toString() {
    
    
		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname="
				+ nickname + "]";
	}

}

测试结果如下：