Java中LinkedList的模拟实现 Java中LinkedList的模拟实现

关于LinkedList
模拟实现LinkedList

准备工作
头插
尾插
在任意位置插入
删除remove
删除removeAll
找元素下标indexOf
找元素下标lastIndexOf
判断链表是否包含某个元素
获得链表长度
链表判空
清空链表

关于LinkedList LinkedList的底层是用一个双向链表实现的，即一个结点中除了有一个引用指向下一个结点的地址，还有一个引用指向前一个结点的地址
LinkedList还有三个成员变量：

size，表示该链表中结点的个数
first，指向链表首结点
last，指向链表尾结点

模拟实现LinkedList
准备工作
创建静态内部类ListNode，后续创建结点都需要ListNode来创建新的结点

private static class ListNode {ListNode pre; //指向前一个结点ListNode next; //指向下一个结点E val; //结点的值 public ListNode(E val){this.val = val; }}

创建成员变量：first，last，size

private ListNode first; //指向链表首结点private ListNode last; //指向链表尾结点private int size; //链表结点的个数

重写toString()方法，在进行测试方法的时候需要将链表打印出来

@Overridepublic String toString() {StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("["); if(first == null){sb.append("]"); }else {ListNode cur = first; while(cur.next != null){sb.append(cur.val); sb.append(","); cur = cur.next; }sb.append(cur.val); sb.append("]"); }return sb.toString(); }

头插
在链表的头部插入结点，这里分两种情况：链表为空，链表不为空
链表为空：直接将first，last指向该结点，因为这个结点既是第一个结点，也是最后一个结点
链表不为空：将first的pre执行该结点，再将该结点的next指向first，更新first位置
在结点头插完后，更新size的长度，进行size++

public void addFirst(E e){ListNode newNode = new ListNode<>(e); if(first == null){first = newNode; last = newNode; }else {first.pre = newNode; newNode.next = first; first = newNode; }size++; }

进行测试：依次头插入1，2，3，4，打印list

MyLinkedList list = new MyLinkedList<>(); list.addFirst(1); list.addFirst(2); list.addFirst(3); list.addFirst(4); System.out.println(list);

打印结果：因为是头插，所以打印4，3，2，1

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尾插

在链表的尾部插入结点，分两种情况：链表为空，链表不为空
链表为空：直接将first，last指向该结点，该结点既是链表的首结点，又是最后一个结点
链表不为空：last的next执行该节点，该节点的pre指向last，更新last位置
在结点尾插完后，更新size的长度，进行size++

public void addLast(E e){ListNode newNode = new ListNode<>(e); if(first == null){first = newNode; last = newNode; }else {last.next = newNode; newNode.pre = last; last = newNode; }size++; }

进行测试：依次尾插入1，2，3，4，打印list

list.addLast(1); list.addLast(2); list.addLast(3); list.addLast(4); System.out.println(list);

打印结果：因为是尾插，所以打印1，2，3，4

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在任意位置插入
这里分三种情况讨论：在第一个位置插入，在最后一个位置插入，在其他位置插入
在第一个位置插入：相当于头插，调用addFirst()方法
在最后一个位置插入：相当于尾插，调用addLast()方法

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在其他位置插入：看下图解析

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public boolean addIndex(int index,E e){ListNode newNode = new ListNode<>(e); if(index < 0 && index > size){throw new IndexOutOfBoundsException("addIndex：下标越界"); }if(index == size){addLast(e); }else if(index == 0){addFirst(e); }else {ListNode cur = first; for(int i = 0; i < index; i++){cur = cur.next; }newNode.pre = cur.pre; newNode.next = cur; newNode.pre.next = newNode; cur.pre = newNode; size++; }return true; }

进行测试：原来链表为1，2，3，4，在位置0插入1，在位置5插入5，在位置3插入3

list.addIndex(0,1); list.addIndex(4,5); list.addIndex(3,3); System.out.println(list);

打印结果：打印为1，1，2，3，3，4，5

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删除remove
这里分为三种情况：删除的是第一个元素，删除的是最后一个元素，删除其他元素

删除一个元素：将first指向first的next，再将first的pre指向null
删除最后一个元素：将last更新为last的pre位置，再将last的next指向null

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删除其他位置元素：参照下图解析

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删除完后，进行size--操作

public void remove(E e){ListNode cur = first; while(cur != null){if(e.equals(cur.val)){break; }cur = cur.next; }if(cur == first){first = first.next; first.pre = null; }else if(cur == last){last = last.pre; last.next = null; }else {cur.pre.next = cur.next; cur.next.pre = cur.pre; }size--; }

进行测试：原链表为1，2，3，4，5，删除1，删除5，删除3

list.remove(1); list.remove(5); list.remove(3); System.out.println(list);

打印结果：打印2，4

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删除removeAll
这个与删除一次出现元素e的做法差不多，只是在找到第一次出现元素e时，将它删掉，继续遍历链表

public void removeAll(E e){ListNode cur = first; while(cur != null){if(cur.val.equals(e)){if(cur == first){first = first.next; first.pre = null; }else if(cur == last){last = last.pre; last.next = null; }else {cur.pre.next = cur.next; cur.next.pre = cur.pre; }size--; }cur = cur.next; }}

进行测试：链表为1，2，1，3，1，将所有的1全部删掉

list.removeAll(1); System.out.println(list);

打印结果：链表中的元素只剩下2，3

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找元素下标indexOf
创建一个下标index，从0开始增加，每遍历一个元素进行index++，如果遍历的元素是要找的元素则返回index，当遍历完链表没有要找的元素时，返回-1

public int indexOf(E e){ListNode cur = first; int index = 0; while(cur != null){if(e.equals(cur.val)){return index; }else {index++; cur = cur.next; }}return -1; }

进行测试：链表为1，2，3，4，5，找3的位置和6的位置

System.out.println(list.indexOf(3)); System.out.println(list.indexOf(6));

打印结果：3在下标为2的位置，6不在该链表中，故返回-1

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找元素下标lastIndexOf
这个从链表尾部往前遍历，创建index值为size-1，当元素不为我们要找的元素时，index--，找到返回index，当遍历完整个链表都没有找到时，返回-1

public int lastIndexOf(E e){ListNode cur = last; int index = size-1; while(cur != null){if(e.equals(cur.val)){return index; }else {cur = cur.pre; index--; }}return -1; }

进行测试：链表为1，2，3，3，4，5，找3的位置和6的位置

System.out.println(list.lastIndexOf(3)); System.out.println(list.lastIndexOf(6));

打印结果：最后一个3的下标为3，6不在该链表中

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判断链表是否包含某个元素
这里可以调用indexOf方法，看返回的是不是-1，如果不是-1则说明链表包含该元素，如果返回的是-1，说明链表不包含该元素

public boolean contains(E e){return -1 != indexOf(e); }

进行测试：链表为1，2，3，4，5，判断该链表是否包含2和6

boolean ret = list.contains(2); boolean ret1 = list.contains(6); System.out.println(ret); System.out.println(ret1);

输出结果：2在链表中，6不在链表中

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获得链表长度
直接返回size即可

public int size(){return size; }

进行测试：返回空链表的size，和有元素的size

list.clear(); System.out.println(list.size()); list.addFirst(1); System.out.println(list.size());

打印结果：

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链表判空
判断链表为空有两种方式：判断size是否为0或者判断first是否指向null

public boolean isEmpty(){//return size==0; return first==null; }

进行测试：看有元素的链表是否为空，和空链表是否为空

list.clear(); list.addFirst(1); boolean ret1 = list.isEmpty(); System.out.println(ret1); list.clear(); boolean ret2 = list.isEmpty(); System.out.println(ret2);

打印结果：