Java学习笔记--链表

心在山东身在吴，飘蓬江海漫嗟吁。

他时若遂凌云志，敢笑黄巢不丈夫。

　　　　　　　　　　　　　　　——水浒传

先上源代码,LinkedList类:

 1 private static class Node<E> {
 2         E item;
 3         Node<E> next;
 4         Node<E> prev;
 5 
 6         Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
 7             this.item = element;
 8             this.next = next;
 9             this.prev = prev;
10         }
11     }

Java链表中定义了一个内部类Node类,"node"是节点的意思.链表的基本元素是节点,(双向链表)每个节点包含三个成员,分别是item:数据,next:指向链表下一个元素的指针,prev:指向上一个元素的指针

先看一下C中的链表：

头指针变量保存了一个地址，它指向一个变量No.1，No.1中又保存了一个指针，它指向No.2，以此类推，直到No.X中保存的地址指向No.last，图中最后一项为No.3，它指向NULL。

双向链表每个元素中又加入了prev指针。

双向链表图：

但是java中没有指向内存地址的指针，那么如何实现链表呢？

再看Java源代码：

 1  transient int size = 0;
 2 
 3     /**
 4      * Pointer to first node.
 5      * Invariant: (first == null && last == null) ||
 6      *            (first.prev == null && first.item != null)
 7      */
 8     transient Node<E> first;
 9 
10     /**
11      * Pointer to last node.
12      * Invariant: (first == null && last == null) ||
13      *            (last.next == null && last.item != null)
14      */
15     transient Node<E> last;
16 
17     /**
18      * Constructs an empty list.
19      */
20     public LinkedList() {
21     }
22 
23     /**
24      * Constructs a list containing the elements of the specified
25      * collection, in the order they are returned by the collection's
26      * iterator.
27      *
28      * @param  c the collection whose elements are to be placed into this list
29      * @throws NullPointerException if the specified collection is null
30      */
31     public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
32         this();
33         addAll(c);
34     }

View Code

LinkedList类定义了两个临时节点first和last,两个构造器.一个无参构造和一个带参构造,无参构造创建链表实例,带参构造可以把一个集合整体加入链表

下面看一下add()方法:

1 public boolean add(E e) {
2         linkLast(e);
3         return true;
4     }

 1 void linkLast(E e) {
 2         final Node<E> l = last;
 3         final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
 4         last = newNode;
 5         if (l == null)
 6             first = newNode;
 7         else
 8             l.next = newNode;
 9         size++;
10         modCount++;
11     }

画图:

初始链表为空的情况：prev和next都是null,item是e,这里假设传入的数据是No.1,No.2...;

此时再加入元素：

加入第三个元素：

加入第四个元素：

以此类推。。。

可见java中链表是用引用变量指向节点来代替C中的指针变量指向内存地址。

每次加入新的元素，只需要将原last元素的next指向新加入元素的实例，把新加入元素的prev指向原last元素的实例。

再看下add(int index, E element)方法:

1 public void add(int index, E element) {
2         checkPositionIndex(index);
3 
4         if (index == size)
5             linkLast(element);
6         else
7             linkBefore(element, node(index));
8     }

 1 Node<E> node(int index) {
 2         // assert isElementIndex(index);
 3 
 4         if (index < (size >> 1)) {
 5             Node<E> x = first;
 6             for (int i = 0; i < index; i++)
 7                 x = x.next;
 8             return x;
 9         } else {
10             Node<E> x = last;
11             for (int i = size - 1; i > index; i--)
12                 x = x.prev;
13             return x;
14         }
15     }

这里假定传入的index比size小,

node(int index)用很简单的方式返回了位置为index的Node实例,然后执行linkBefore(E e, Node<E> succ)方法

 1 void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
 2         // assert succ != null;
 3         final Node<E> pred = succ.prev;
 4         final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
 5         succ.prev = newNode;
 6         if (pred == null)
 7             first = newNode;
 8         else
 9             pred.next = newNode;
10         size++;
11         modCount++;
12     }

把newNode 的prev 指向原位置节点的prev节点,next 指向原位置节点;

把原位置节点的prev指向newNode;

最后把原位置节点的prev节点(如果有)的next指向newNode;如果没有,则newNode为第一个节点,原位置节点变为第二个节点;

此处省略其他链表方法...原理是一样的.