?史上最全的Java容器集合之基礎資料結構（手撕連結串列）

阿新 • • 發佈：2020-06-24

前言

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絮叨

上一篇的集合的父介面 Collection 和 Iterator 大家應該都很瞭解了吧，上一篇是基礎，大家還是很有必要好好去學習一下
?史上最全的Java容器集合之入門
這一篇帶領大家來解密，我們容器的基礎資料結構，為啥有這篇呢，本來想直接寫容器的，但是寫到一半，發現自己的資料結構也不是很好，所以帶大家瞭解一下簡單的資料結構。

陣列

第一個陣列是一種效率最高的儲存和隨機訪問的方式
陣列是一種連續儲存線性結構，元素型別相同，大小相等,存取速度快

無論使用哪種型別的陣列，陣列的識別符號[],它其實是一個引用，指在堆中建立了一個真實的物件(這個物件對我們程式設計師是不可見的)，我自己找了半天，我說他既然有length屬性，那我肯定能在Java中找到這個物件，結果我硬是沒找到，這個物件儲存的是對其他物件的引用。length方法是唯一一個能用這個物件訪問的屬性或者方法

陣列的特點

一致性：陣列只能儲存相同資料型別元素，元素的資料型別可以是任何相同的資料型別。
有序性：陣列中的元素是有序的，通過下標訪問。
不可變性：陣列一旦初始化，則長度（陣列中元素的個數）不可變。陣列是一種連續儲存線性結構，元素型別相同，大小相等

陣列的缺點：

事先必須知道陣列的長度
插入刪除元素很慢
空間通常是有限制的
需要大塊連續的記憶體塊
插入刪除元素的效率很低

帶你們來解密一下陣列

一個[I 感覺像個非法字元，我們繼續反射

我去，我發現啥都沒有，這麼奇怪，那我為什麼能訪問它的length屬性呢？

先不管為什麼沒有length成員變數，我們先搞清楚[I這個類是哪裡宣告的。既然[I都不是合法的識別符號，那麼這個類肯定不是在Java程式碼中顯式宣告的。想來想去，只能是JVM自己在執行時生成的了。JVM生成類還是一件很容易的事情，甚至無需生成位元組碼，直接在方法區中建立型別資料，就差不多完工了。

在The JavaTM Virtual Machine Specification Second Edition 5.3.3 Creating Array Classes。描述到：類載入器先看看陣列類是否已經被建立了。如果沒有，那就說明需要建立陣列類；如果有，那就無需建立了。如果陣列元素是引用型別，那麼類載入器首先去載入陣列元素的類。JVM根據元素型別和維度，建立相應的陣列類。

果然是JVM這傢伙自個偷偷建立了[I類。JVM不把陣列類放到任何包中，也不給他們起個合法的識別符號名稱，估計是為了避免和JDK、第三方及使用者自定義的類發生衝突。其實想想，JVM也必須動態生成陣列類，因為Java陣列類的數量與元素型別、維度(最多255)有關，相當相當多了，是沒法預先宣告好的。

0 iconst_2                   //將int型常量2壓入運算元棧  
1 newarray 10 (int)    //將2彈出運算元棧，作為長度，建立一個元素型別為int,維度為1的陣列，並將陣列的引用壓入運算元棧  
3 astore_1                 //將陣列的引用從運算元棧中彈出，儲存在索引為1的區域性變數(即a)中  
4 aload_1                  //將索引為1的區域性變數(即a)壓入運算元棧  
5 arraylength            //從運算元棧彈出陣列引用(即a)，並獲取其長度(JVM負責實現如何獲取)，並將長度壓入運算元棧  
6 istore_2                 //將陣列長度從運算元棧彈出，儲存在索引為2的區域性變數(即i)中  
7 return                    //main方法返回  
複製程式碼

7 return //main方法返回
可見，在這段位元組碼中，根本就沒有看見length這個成員變數，獲取陣列長度是由一條特定的指令arraylength實現編譯器對Array.length這樣的語法做了特殊處理，直接編譯成了arraylength指令。另外，JVM建立陣列類，應該就是由newarray這條指令觸發的了。

對陣列操作有一個工類類Arrays，大家可以學習一下，原始碼定義常量的方式我們也可以學習一下，用位運算，還是不錯的。

然後，博主的能力不夠了什麼位元組碼物件反正大家瞭解那麼多就行了。

連結串列

連結串列是離散儲存線性結構

n個節點離散分配，彼此通過指標相連，每個節點只有一個前驅節點，每個節點只有一個後續節點，首節點沒有前驅節點，尾節點沒有後續節點。

連結串列優點：

空間沒有限制
插入刪除元素很快

連結串列缺點：

存取速度很慢

連結串列又分了好幾類：

單向連結串列
- 一個節點指向下一個節點
雙向連結串列
- 一個節點有兩個指標域
迴圈連結串列
- 能通過任何一個節點找到其他所有的節點，將兩種(雙向/單向)連結串列的最後一個結點指向第一個結點從而實現迴圈

用Java手撕連結串列

節點（Node）是由一個需要儲存的物件及對下一個節點的引用組成的。也就是說，節點擁有兩個成員：儲存的物件、對下一個節點的引用。下面圖是具體的說明：

讓我們來實現一個簡單的單向連結串列吧

先定義一個Node

新增一個節點

遍歷節點

獲取連結串列的長度

下面的程式碼實現的增刪改查基本上都有了大家可以自己參考一下（自己比較菜，就寫了幾個簡單的很多東西需要演演算法的支援，就沒寫那麼多來了）



/**
 * 
 */
public class MyLink {

    
    Node head = null; 

    /**
     * 
     */
    public class Node {
    
        public Object data;
        
        public Node next;

       
        public Node(Node next) {
            this.data = data;
            this.next = next;
        }

       
        public Node(Object data) {
            this.data = data;
        }
    }

  /**
     * 新增一個節點
     *
     * @param data
     */
    public void addNode(Object data) {
        Node addNode = new Node(data); //例項化一個節點
        //判斷是不是第一個節點,如果是的話，我就把這個加入到頭節點,因為是頭節點所有就沒有前驅節點了
        if (head == null) {
            head = addNode;
        } else {
            //如果不是第一個節點 得找到當前連結串列的最後一個節點 把要加入的節點的當做最後一個節點的後繼節點
            Node temp = head; //定義一個臨時節點 把頭節點賦值給他 然後一直找，直到找到最後一個節點
            while (temp.next != null) {
                temp = temp.next;
            }
            //找到當前連結串列最後一個節點，然後把要加入的這個節點當做尾節點的後繼
            temp.next = addNode;
        }
    }

    /**
     * 遍歷連結串列
     */
    public void traverse() {
        if (null == head) {
            System.out.println("連結串列的長度為0");
        } else {

            /**
             * 說明不是隻有一個元素
             */
            Node temp = head;
            while (temp != null) {
                System.out.println(temp.data);
                temp = temp.next;
            }
        }

    }


    /**
     * 獲取連結串列的長度
     *
     * @return
     */
    public int length() {
        int length = 0;
        Node temp = head;
        while (temp != null) {
            length++;
            temp = temp.next;
        }
        return length;

    }

    // 首先需要判斷指定位置是否正確
    public void insertNode(int index,Object value) {
        if (index < 1 || index > length() + 1) {
            System.out.println("下標校驗不通過。");
            return;
        }

        //臨時節點，從頭節點開始
        Node temp = head;

        //記錄遍歷的當前位置
        int currentPos = 0;


        //初始化要插入的節點
        Node insertNode = new Node(value);

        while (temp.next != null) {

            //找到上一個節點的位置了
            if ((index - 1) == currentPos) {

                //temp表示的是上一個節點

                //將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向
                insertNode.next = temp.next;

                //將上一個節點的指標域指向要插入的節點
                temp.next = insertNode;

                return;

            }

            currentPos++;
            temp = temp.next;

        }


    }

    /**
     * 刪除指定位置的節點
     *
     * @param index
     */
    public void delete(int index) {

        //首先需要判斷指定位置是否正確，
        if (index < 1 || index > length() + 1) {
            System.out.println("下標校驗不通過。");
            return;
        }

        //臨時節點，從頭節點開始
        Node temp = head;

        //記錄遍歷的當前位置
        int currentPos = 0;

        while (temp.next != null) {
            //先找到要刪除節點 上一個節點的位置

            if (index - 1 == currentPos) {
                //temp 表示要刪除的節點

                //temp.next表示的是想要刪除的節點

                //將想要刪除的節點儲存一下
                Node deleteNode = temp.next;
                //把想要刪除的下一個節點由上一個節點互動
                temp.next = deleteNode.next;


                return;

            }

            currentPos++;
            temp = temp.next;

        }


    }


    public Object getOne(int index){
        //首先需要判斷指定位置是否正確，
        if (index < 1 || index > length()) {
            System.out.println("下標校驗不通過");
            return null;
        }

        //臨時節點
        Node temp = head;


        //記錄遍歷的當前位置
        int currentPos = 1;

        while (temp!=null){

            if (index==currentPos){
                return temp.data;
            }
            currentPos++;
            temp=temp.next;

        }

        return null;

    }
  

    public static void main(String[] args) {
        MyLink myLink = new MyLink();
        myLink.addNode("1");
        myLink.addNode("aaaa");
        myLink.traverse();
        System.out.println("-------------------------------------");
        myLink.delete(1);
        myLink.addNode("333");
        myLink.traverse();
        System.out.println("-------------------------------------");
        Object one = myLink.getOne(1);
        System.out.println(one);
    }


}

複製程式碼

連結串列的一點總結

操作一個連結串列只需要知道它的頭指標就可以做任何操作了

新增資料到連結串列中
- 遍歷找到尾節點，插入即可(只要while(temp.next != null)，退出迴圈就會找到尾節點)
遍歷連結串列
- 從首節點(有效節點)開始，只要不為null，就輸出
給定位置插入節點到連結串列中
- 將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向
- 上一個節點指標域指向想要插入的節點
- 首先判斷該位置是否有效(在連結串列長度的範圍內)
- 找到想要插入位置的上一個節點
獲取連結串列的長度
- 每訪問一次節點，變數++操作即可
刪除給定位置的節點
- 將原本由上一個節點的指向後面一個節點
- 首先判斷該位置是否有效(在連結串列長度的範圍內)
- 找到想要插入位置的上一個節點
對連結串列進行排序
- 使用冒泡演演算法對其進行排序
刪除連結串列重複資料
- 操作跟氣泡排序差不多，只要它相等，就能刪除了～

還有很多就不一一列舉，各位大佬要深入的自己深入吧，感覺腦子不夠用，哈哈

結尾

資料結構的基礎就講那麼多，也就是入門，後面還是靠自己，接下來我們要進入正題，講我們的容器集合了。
因為博主也是一個開發萌新我也是一邊學一邊寫我有個目標就是一週二到三篇希望能堅持個一年吧希望各位大佬多提意見，讓我多學習，一起進步。

日常求贊

好了各位，以上就是這篇文章的全部內容了，能看到這裡的人呀，都是人才。

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