一、链表的概念和结构1.链表的概念

简单来说链表是物理上不一定连续，但是逻辑上一定连续的一种数据结构

2.链表的分类

实际中链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种链表结构. 单向和双向，带头和不带头，循环和非循环。排列组合和会有8种。

但我这只是实现两种比较难的链表，理解之后其它6种就比较简单了

1.单向不带头非循环链表

2.双向不带头非循环链表

二、单向不带头非循环链表1.创建节点类型

我们创建了一个 ListNode 类为节点类型，里面有两个成员变量，val用来存储数值，next来存储下一个节点的地址。还有一个带一个参数的构造方法在实例化对象的同时给val赋值，因为我们不知道下一个节点的地址所以next是默认值一个null

class ListNode {    public int val;//数值    public ListNode next;//下一个节点的地址    public ListNode(int val) {        this.val = val;    }}

我们在 MyLinkedList 里创建一个head变量来标识链表的头部，接着就是实现单链表的增删查改了

2.头插法

这个头插法并不要考虑第一次插入，每次插入只需要把插入的节点node 的next值改成头节点，再把头节点指向node

//头插法public void addFirst(int data) {    ListNode node = new ListNode(data);    node.next = this.head;    this.head = node;}

3.尾插法

尾插法首先要考虑是不是第一次插入，如果是的话直接把head指向node就好了，如果不是第一次插入，则需要定义一个cur来找尾巴节点，把尾巴节点的next值改成node就好了。因为如果不用尾巴节点的话，head就无法标识到头部了

//尾插法public void addLast(int data) {    ListNode node = new ListNode(data);    ListNode cur = this.head;    //第一次插入    if(this.head == null) {        this.head = node;    }else{        while (cur.next != null) {            cur = cur.next;        }        cur.next = node;    }}

4.获取链表长度

定义一个计数器count，当cur遍历完链表的时候直接返回count就好

//得到单链表的长度public int size() {    int count = 0;    ListNode cur = this.head;    while (cur != null) {        cur = cur.next;        count++;    }    return count;}

5.任意位置插入

我们假设链表的头是从0位置开始的，任意位置插入需要考虑几点

1.位置的合法性，如果位置小于0，或者大于链表长度则位置不合法

2.如果要插入的是0位置直接使用头插法

3.如果插入的位置等于链表长度则使用尾插法，因为我们这链表是从0开始的

4.最关键的就是从中间任意位置插入 要从中间位置插入，就需要找到要插入位置的前一个节点的位置。再插入到它们中间。

    /**     * 让 cur 向后走 index - 1 步     * @param index     * @return     */public ListNode findIndexSubOne(int index) {    int count = 0;    ListNode cur = this.head;    while (count != index-1) {        cur = cur.next;        count++;    }    return  cur;}//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标public void addIndex(int index,int data) {    //判断合法性    if(index < 0 || index > size()) {            System.out.println("index位置不合法");            return;    }    //头插法    if(index == 0) {        this.addFirst(data);        return;    }    //尾插法    if(index == size()) {        this.addLast(data);        return;    }    //找前驱,cur指向的是 index 的前一个节点    ListNode cur = findIndexSubOne(index);    ListNode node = new ListNode(data);    node.next = cur.next;    cur.next = node;}

6.查找关键字

当我们要查找链表中是否有某一个关键字时，只需要定义一个cur从头开始遍历即可

//查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key) {    ListNode cur = this.head;    while (cur != null) {        if(cur.val == key) {            return true;        }        cur = cur.next;    }    return false;}

7.删除第一次出现值为key的节点

这个思路其实也很简单，考虑到两种情况即可

1.如果要删除的是头节点只需要把头节点指向它的向一个节点即可

2.还有一种则是不存在key的情况，所以这里写了一个方法来判读key是否存在，如果存在则返回key的前一个节点的位置

3.存在则把要删除的节点的前驱的next改成它的next即可

/**  * 找要删除 key 的前一个节点 * @return */public ListNode searchPrev(int key) {    ListNode prev = this.head;    while (prev.next != null) {        if (prev.next.val == key) {            return prev;        }        prev = prev.next;    }    return null;}//删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key) {    if(this.head.val == key) {        this.head = this.head.next;        return;    }    //找 key 的前驱节点    ListNode prev = searchPrev(key);    if(prev == null) {        System.out.println("没有key这个关键字");        return;    }    //删除    ListNode delete = prev.next;    prev.next = delete.next;}

8.删除所有值为key的节点

假设要删除的是3，思路：

1.定义两个节点点类型的变量，prev指向head，cur指向head的下一个节点。

2.如果判断cur的val值是要删除的值，如果是则直接跳过这个节点 如果不是则让prev和cur往后走，直到整个链表遍历完。

3.到最后会发现头节点并没有遍历到，循环结束后则需要判读头节点是不是要删除的节点

记住一定要边画图边写代码！

//删除所有值为key的节点public void removeAllKey(int key) {    ListNode prev = this.head;    ListNode cur = this.head.next;    while (cur != null) {        if(cur.val == key) {            prev.next = cur.next;            cur = cur.next;        }else {            prev = cur;            cur = cur.next;        }    }    //判断第一个节点是否是要删除的节点    if(this.head.val == key) {        this.head = this.head.next;    }}

9.遍历打印链表

定义一个cur直接遍历打印就好

//打印链表public void display() {    ListNode cur = this.head;    while (cur != null) {        System.out.print(cur.val+" ");        cur = cur.next;    }    System.out.println();}

10.置空链表

置空链表只需要一个个置空即可，并不建议直接把头节点置空这种暴力做法

//置空链表public void clear() {    ListNode cur = this.head;    //一个个制空    while (cur != null) {        ListNode curNext = cur.next;        cur.next = null;        cur = curNext;    }    this.head = null;}

二、双向不带头非循环链表

双向链表和单向链表的最大的区别就是多了一个前驱节点prev，同样来实现双向链表的增删查改

public class TestLinkedList {    public ListNode head;    public ListNode last;}

1.创建节点类型

同样先定义节点类型，比单向链表多了一个前驱节点而已。

class ListNode {    public int val;    public ListNode prev;    public ListNode next;    public ListNode (int val) {        this.val = val;    }}

双向链表还定义了一个last来标识尾巴节点，而单链表只是标识了头节点。

2.头插法

因为这是双向链表，第一次插入要让head和last同时指向第一个节点。

如果不是第一次插入，则需要

1.把head的前驱节点改成node,

2.再把node的next改成head，

3.然后把头节点head再指向新的头节点node。

//头插法public void addFirst(int data) {    ListNode node = new ListNode(data);    //第一次插入    if(this.head == null) {        this.head = node;        this.last = node;    }else {        head.prev = node;        node.next = this.head;        this.head = node;    }}

3.尾插法

双向链表有一个last来标识尾巴节点，所以在尾插的时候不用再找尾巴节点了。和头插法类似

//尾插法public void addLast(int data) {    ListNode node = new ListNode(data);    //第一次插入    if(this.head == null) {        this.head = node;        this.last = node;    }else {        this.last.next = node;        node.prev = this.last;        this.last = node;    }}

4.获取链表长度

这个和单链表一样，直接定义个cur遍历

//得到链表的长度public int size() {    ListNode cur = this.head;    int count = 0;    while (cur != null) {        count++;        cur = cur.next;    }    return count;}

5.任意位置插入

任意位置插入也和单链表类似有三种情况。判断合法性和头插尾插就不多了主要还是在中间的随机插入，一定要注意修改的顺序！

要修改的地方一共有四个，一定要画图理解！

//找要插入的节点的位置public ListNode searchIndex(int index) {    ListNode cur = this.head;    while (index != 0) {        cur = cur.next;        index--;    }    return  cur;}//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标public void addIndex(int index,int data) {    //判断index位置的合法性    if(index < 0 || index > this.size()) {        System.out.println("index的位置不合法");        return;    }    //头插法    if(index == 0) {        this.addFirst(data);        return;    }    //尾插法    if(index == this.size()) {        this.addLast(data);        return;    }    //中间插入    ListNode node = new ListNode(data);    ListNode cur = searchIndex(index);    node.next = cur;    node.prev = cur.prev;    cur.prev.next = node;    cur.prev = node;}

6.查找关键字

这里和单链表一样，直接定义个cur遍历看看链表里有没有这个值即可

//查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key) {    ListNode cur = this.head;    while (cur != null) {        if(cur.val == key) {            return true;        }        cur = cur.next;    }    return false;}

7.删除第一次出现的关键字key的节点

思路：遍历链表找第一次出现的节点，删完return。一共分三种情况

1.头节点是要删除的节点

2.尾巴节点是要删除的节点

3.中间的节点是要删除的节点

//删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key) {    ListNode cur = this.head;    while (cur != null) {        if(cur.val == key) {            //要删除的是头节点            if(this.head == cur) {                this.head = this.head.next;                this.head.prev = null;            }else {                //尾巴节点和中间的节点两种情况                cur.prev.next = cur.next;                if(this.last == cur) {                    //删除尾巴节点                    cur = cur.prev;                }else {                    cur.next.prev = cur.prev;                }            }            //已经删完了            return;        }else {            cur = cur.next;        }    }}

8.删除所有值为key的节点

思路和删除一个key类似，但需要注意两个点。

1.删完就不用return了，而是继续往后走，因为这里是删除所有为key需要把列表遍历完

2.还有就是要考虑当整个链表都是要删除的情况，if判断一下不然会发生空指针异常

//删除所有值为key的节点public void removeAllKey(int key) {    ListNode cur = this.head;    while (cur != null) {        if(cur.val == key) {            //要删除的是头节点            if(this.head == cur) {                this.head = this.head.next;                //假设全部是要删除的节点                if(this.head != null) {                    this.head.prev = null;                }else {                 //防止最后一个节点不能被回收                 this.last = null;                }            }else {                //尾巴节点和中间的节点两种情况                cur.prev.next = cur.next;                if(this.last == cur) {                    //删除尾巴节点                    cur = cur.prev;                }else {                    cur.next.prev = cur.prev;                }            }            //走一步            cur = cur.next;        }else {            cur = cur.next;        }    }}

9.遍历打印链表

//打印链表public void display() {    ListNode cur = this.head;    while (cur != null) {        System.out.print(cur.val+" ");        cur = cur.next;    }    System.out.println();}

10.置空链表

遍历链表一个一个置为null，再把头节点和尾巴节点值为null。防止内存泄漏

//置空链表public void clear() {    ListNode cur = this.head;    //一个一个置空    while (cur != null) {        ListNode curNext = cur.next;        cur.prev = null;        cur.next = null;        cur = curNext;    }    this.head = null;    this.last = null;}

总结

1.这里实现了两种较难的链表：单向不带头非循环和双向不带头非循环

2.链表物理上不一定连续，但逻辑上一定连续。

3.增：链表插入一个元素只需要修改指向，所以时间复杂度为O(1)

4:删：链表删除元素，同样只需修改指向，时间复杂度为O(1)

5.查：链表如果需要查找一个元素需要遍历链表，所以时间复杂度为O(n)

6.改：链表要去找到要修改的元素，所以时间复杂度为O(n).

什么时候用链表？

如果是插入和删除比较频繁的时候，使用链表。注意：是不涉及到移动数据的情况！

原文链接：

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