資料結構之雙向連結串列
阿新 • • 發佈：2021-01-30
前面已經介紹過了單鏈表，這篇文章介紹一下雙向連結串列。雙向連結串列的節點比單鏈表的節點多一個pre域，也就是存放當前節點的前一個節點地址的地方。
單鏈表裡有許多操作是要找到待操作節點的前一個節點的，而雙向連結串列則不需要，因為雙向連結串列可以得到當前節點的前一個和後一個節點資訊，可以完成相應的操作。
雙向連結串列節點：
節點類：
class Node{
//pre表示前一個節點，next表示後一個節點
//no表示序號，其他為一些資料
private Node pre;
private Node next;
private 雙向連結串列類（帶頭節點）：
雙向連結串列的基本操作後面追加
class TwoWayLinkedList{
private Node head = new Node(0,"","");
//無參建構函式
public TwoWayLinkedList 接下來就是給雙向連結串列類新增一些基本方法了，插入這裡提供按序號插入法，其他插入類似，然後就是刪除，修改，遍歷方法了。
新增節點方法（按序號插入），該方法在雙向連結串列類內部
思路：
插入節點的插入位置在cur指標的前面時
1）插入時先設定待插入節點的node的pre域，即把cur的pre域設定為node的pre域
2）再把cur的pre域對應節點的next域設為node
3）然後將cur的的pre域設為node，node的next域設為cur 即：
node.setPre(cur.getPre());
node.setNext(cur);
cur.getPre().setNext(node);
cur.setPre(node);
插入節點的插入位置在cur指標後面時又分為：在連結串列尾部插入和在連結串列頭部插入（即連結串列為空時插入第一個節點）
特別注意：插入第一個節點時和在連結串列尾部插入時，cur很容易出現空指標異常，所以要分三種插入的情況
引數：節點（Node）
返回值：無
public void add(Node node){
//先判斷連結串列是否為空，為空說明這是插入的第一個節點
//第一個節點插入因為head的next域為空
//head.getNext().getPre()會報空指標異常錯誤
//所以給第一個節點設定pre域時要直接指向head
if(head.getNext()==null){
node.setNext(head.getNext());
node.setPre(head);
head.setNext(node);
return;
}
//程式碼走到這裡說明雙向連結串列至少有一個節點
//建立一個cur指標，指向連結串列的第一個節點
Node cur = head.getNext();
//如果cur指向最後一個節點還沒有比待插入節點序號大的
//就插入到連結串列最後
while(true){
//如果cur當前指向的節點序號大於待插入節點的序號
//說明待插入節點應該插在cur當前指向節點的前一個位置
//插入之後就退出迴圈，插入方法也就執行完了
if(cur.getNo()>node.getNo()){
node.setPre(cur.getPre());
node.setNext(cur);
cur.getPre().setNext(node);
cur.setPre(node);
break;
}else if(cur.getNo()==node.getNo()){
//編號存在就不插入，退出迴圈
System.out.printf("編號%d已存在\n",node.getNo());
break;
}else if(cur.getNext()==null){
//判斷當前cur指向的是不是最後一個節點
//如果是，就插入到連結串列最後
//進入這個if分支
//說明待插入節點序號比前面節點序號都大
//而且待插入節點序號不存在於連結串列中
node.setPre(cur);
cur.setNext(node);
//節點初始化時，其pre與next預設指向null
//所以不需要讓node的next域再設定為null
//或者設為cur的next域
break;
}
//如果上面的if分支一個都沒進入
//說明cur指向的節點不滿足，讓cur指向下一個節點
cur = cur.getNext();
}
}
插入方法寫好之後就可以寫遍歷方法，將雙向連結串列進行列印輸出，該方法還是在雙向連結串列類內部
引數：無
返回值：無
public void print(){
//先判斷連結串列是否為空
if(head.getNext()==null){
System.out.println("雙向連結串列為空");
return;
}
//定義一個cur指標指向連結串列的頭節點，然後遍歷連結串列
Node cur = head;
//開始遍歷
while(true){
//cur指向連結串列最後一個節點就退出迴圈
if(cur.getNext()==null){
break;
}
//因為cur初始化是head
//所以列印cur指向的下一個節點
//列印時需要列印當前節點和前一個節點
//避免插入時節點pre域出現問題
System.out.println("now:"+cur.getNext()+
"pre:"+cur.getNext().getPre());
//然後讓cur指向下一個節點
cur = cur.getNext();
}
}
連結串列刪除思路：
1）先遍歷通過cur找到待刪除節點
此時cur指向的就是待刪除節點，讓待刪除節點的前一個節點的next域直接跨過待刪除節點指向待刪除節點的next域。
2）讓待刪除節點的下一個節點的pre域直接跨過待刪除節點指向待刪除節點的pre域
cur.getPre().setNext(cur.getNext());
cur.getNext().setPre(cur.getPre());
特別注意：如果待刪除節點是連結串列最後一個，那麼cur.getNext()就為空，2）的操作就會出現空指標異常，這裡需要判斷一下
引數：待刪除節點的序號（int）
返回值：無
該方法仍然在雙向連結串列內部
public void remove(int no){
//先判斷連結串列是否為空
if(head.getNext()==null){
System.out.println("連結串列為空");
return;
}
//建立一個cur指標來遍歷連結串列，初始化指向連結串列第一個節點
Node cur = head.getNext();
while(true){
if(cur.getNo()==no){//找到待刪除節點
cur.getPre().setNext(cur.getNext());
if(cur.getNext()!=null){
//如果待刪除節點為連結串列最後一個節點
//不執行下面語句
cur.getNext().setPre(cur.getPre());
}
break;
}else if(cur.getNext()==null){
//當前cur指向的是連結串列最後一個節點
//說明沒有傳來的序號匹配不到待刪除節點
System.out.println("沒有該編號:"+no+"節點");
break;
}
//未執行上面程式碼，讓cur後移
cur = cur.getNext();
}
}
連結串列修改節點資訊思路：
修改節點資訊與刪除節點類似，遍歷找到待更新節點，然後替換資訊，未找到就在控制檯輸出提醒，不可修改節點序號
引數：一個節點（node）
返回值：無
public void update(Node node){
//先判斷連結串列是否為空
if(head.getNext()==null){
System.out.println("連結串列為空");
return;
}
//建立一個cur指標來遍歷連結串列，初始化指向連結串列第一個節點
Node cur = head.getNext();
while(true){
if(cur.getNo()==node.getNo()){//找到待修改節點
//修改節點資訊
cur.setName(node.getName());
cur.setNickname(node.getNickname());
break;
}else if(cur.getNext()==null){
//當前cur指向的是連結串列最後一個節點
//說明傳來節點的序號匹配不到
System.out.println("沒有該編號:"
+node.getNo()+"節點");
break;
}
//未執行上面程式碼，讓cur後移
cur = cur.getNext();
}
}
之前單鏈表的操作，如：單鏈表長度，獲取倒數第k個節點，單鏈表反轉，單鏈表反向輸出，合併兩個有序單鏈表為一個單鏈表且仍然有序。
雙向連結串列的操作，下面直接給出程式碼，思路是和單鏈表的類似，就是設定節點pre域麻煩一點。
雙向連結串列全部程式碼如下：
package com.sixteen.linkedlist;
public class TwoWayLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
TwoWayLinkedList twoWayLinkedList = new TwoWayLinkedList();
twoWayLinkedList.add(new Node(1,"宋江","及時雨"));
twoWayLinkedList.add(new Node(3,"吳用","智多星"));
twoWayLinkedList.add(new Node(2,"盧俊義","玉麒麟"));
twoWayLinkedList.add(new Node(4,"林沖","豹子頭"));
System.out.println("原雙向連結串列-----");
twoWayLinkedList.print();
/*System.out.println(getSize(twoWayLinkedList.getHead()));
twoWayLinkedList.update(new Node(2,"盧俊義222","玉麒麟222"));
System.out.println("修改後的雙向連結串列-----");
twoWayLinkedList.print();*/
/*System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 1));
System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 4));
System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 2));
System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 6));*/
/*twoWayLinkedList.remove(3);
System.out.println("-----");
twoWayLinkedList.print();*/
/*//reversePrint(twoWayLinkedList.getHead());
reverse(twoWayLinkedList.getHead());
System.out.println("反轉後的雙向連結串列-----");
twoWayLinkedList.print();*/
/*TwoWayLinkedList twoWayLinkedList1 = new TwoWayLinkedList();
twoWayLinkedList1.add(new Node(1,"宋江","及時雨"));
twoWayLinkedList1.add(new Node(3,"吳用","智多星"));
twoWayLinkedList1.add(new Node(5,"盧俊義","玉麒麟"));
twoWayLinkedList1.add(new Node(7,"林沖","豹子頭"));
TwoWayLinkedList twoWayLinkedList2 = new TwoWayLinkedList();
twoWayLinkedList2.add(new Node(2,"宋江2","及時雨2"));
twoWayLinkedList2.add(new Node(4,"吳用4","智多星4"));
twoWayLinkedList2.add(new Node(6,"盧俊義6","玉麒麟6"));
twoWayLinkedList2.add(new Node(8,"林沖8","豹子頭8"));
TwoWayLinkedList twoWayLinkedList = mergeTwoTwoWayLinkedList(twoWayLinkedList1, twoWayLinkedList2);
twoWayLinkedList.print();*/
}
public static Node getTheLastIndexNode(Node head,int index){
if (head.getNext()==null){
return null;
}
int size = getSize(head);
if (index<0 || index>size){
return null;
}
Node temp = head.getNext();
for (int i = 0; i < size-index; i++) {
temp = temp.getNext();
}
return temp;
}
public static int getSize(Node head){
if (head.getNext()==null){
return 0;
}
int count = 0;
Node temp = head.getNext();
while (temp!=null){
count++;
temp = temp.getNext();
}
return count;
}
public static TwoWayLinkedList mergeTwoTwoWayLinkedList(TwoWayLinkedList twoWayLinkedList1,
TwoWayLinkedList twoWayLinkedList2){
Node head1 = twoWayLinkedList1.getHead();
Node head2 = twoWayLinkedList2.getHead();
if (head1.getNext()==null || head2.getNext()==null){
return head1.getNext()==null ? twoWayLinkedList2:twoWayLinkedList1;
}
Node cur = head1.getNext();
Node node;
while (cur!=null){
node = cur;
cur = cur.getNext();
twoWayLinkedList2.add(node);
}
return twoWayLinkedList2;
}
public static void reverse(Node head){
//如果連結串列為空或連結串列只有一個元素，不做任何操作
if (head.getNext()==null){
System.out.println("連結串列為空");
return;
}
if (head.getNext().getNext()==null){
return;
}
Node temp = head.getNext();
Node reverseNode = new Node(0,"","");
Node node;
while (temp!=null){
node = temp;
temp = temp.getNext();
if (reverseNode.getNext()==null){
node.setNext(reverseNode.getNext());
node.setPre(reverseNode);
reverseNode.setNext(node);
}else {
node.setNext(reverseNode.getNext());
node.setPre(reverseNode);
reverseNode.getNext().setPre(node);
reverseNode.setNext(node);
}
}
head.setNext(reverseNode.getNext());
}
public static void reversePrint(Node head){
//連結串列為空或者連結串列只有一個節點時，直接輸出
if (head.getNext()==null){
System.out.println("連結串列為空");
return;
}
if (head.getNext().getNext()==null){
System.out.println(head.getNext());
return;
}
Node temp = head.getNext();
//while迴圈結束之後temp定位到最後一個節點，然後再反向遍歷連結串列
while (temp.getNext()!=null){
temp = temp.getNext();
}
while (temp.getPre()!=null){
System.out.println(temp);
temp = temp.getPre();
}
}
}
class TwoWayLinkedList{
private Node head = new Node(0,"","");
public Node getHead() {
return head;
}
public void setHead(Node head) {
this.head = head;
}
public void add(Node node){
if (head.getNext()==null){
node.setPre(head);
node.setNext(head.getNext());
head.setNext(node);
return;
}
Node cur = head.getNext();
while (true){
if (cur.getNo()>node.getNo()){
node.setPre(cur.getPre());
node.setNext(cur);
cur.getPre().setNext(node);
cur.setPre(node);
break;
}else if (cur.getNo()==node.getNo()){
System.out.printf("編號%d已存在\n",node.getNo());
break;
}else if (cur.getNext()==null){
node.setPre(cur);
cur.setNext(node);
break;
}
cur = cur.getNext();
}
}
public void remove(int no){
if (head.getNext()==null){
System.out.println("連結串列為空");
return;
}
Node cur = head.getNext();
while (true){
if (cur.getNo()==no){
cur.getPre().setNext(cur.getNext());
if (cur.getNext()!=null){//如果當前cur指向的是連結串列最後一個節點，就不執行下面的操作
cur.getNext().setPre(cur.getPre());
}
if (cur.getNext()==null){//找到相應節點且這個節點是最後一個節點
cur.getPre().setNext(null);
}else {
cur.getPre().setNext(cur.getNext());
cur.getNext().setPre(cur.getPre());
}
break;
}else if (cur.getNext()==null){
System.out.println("沒有編號"+no+"的節點");
break;
}
cur = cur.getNext();
}
}
public void update(Node node){
if (head.getNext()==null){
System.out.println("連結串列為空");
return;
}
Node cur = head.getNext();
while (true){
if (cur.getNo()==node.getNo()){
cur.setName(node.getName());
cur.setNickname(node.getNickname());
break;
}else if (cur.getNext()==null){
System.out.println("沒有編號"+node.getNo()+"節點");
break;
}
cur = cur.getNext();
}
}
public void print(){
if (head.getNext()==null){
System.out.println("連結串列為空");
return;
}
Node cur = head;
while (true){
if (cur.getNext()==null){
break;
}
System.out.println("now:"+cur.getNext()+
"pre:"+cur.getNext().getPre());
cur = cur.getNext();
}
}
}
class Node{
private Node pre;
private Node next;
private int no;
private String name;
private String nickname;
public Node(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
@Override
public String toString() {
return "Node{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
public Node getPre() {
return pre;
}
public void setPre(Node pre) {
this.pre = pre;
}
public Node getNext() {
return next;
}
public void setNext(Node next) {
this.next = next;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getNickname() {
return nickname;
}
public void setNickname(String nickname) {
this.nickname = nickname;
}
}