链表是一种重要的数据结构,在程序设计中占有很重要的地位。C语言和C++语言中是用指针来实现链表结构的,由于Java语言不提供指针,所以有人认为在Java语言中不能实现链表,其实不然,Java语言比C和C++更容易实现链表结构。Java语言中的对象引用实际上是一个指针(本文中的指针均为概念上的意义,而非语言提供的数据类型),所以我们可以编写这样的类来实现链表中的结点。
class Node 8CvLinux联盟 { 8CvLinux联盟 Object data; 8CvLinux联盟 Node next;//指向下一个结点 8CvLinux联盟 }
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将数据域定义成Object类是因为Object类是广义超类,任何类对象都可以给其赋值,增加了代码的通用性。为了使链表可以被访问还需要定义一个表头,表头必须包含指向第一个结点的指针和指向当前结点的指针。为了便于在链表尾部增加结点,还可以增加一指向链表尾部的指针,另外还可以用一个域来表示链表的大小,当调用者想得到链表的大小时,不必遍历整个链表。
链表的数据结构
我们可以用类List来实现链表结构,用变量Head、Tail、Length、Pointer来实现表头。存储当前结点的指针时有一定的技巧,Pointer并非存储指向当前结点的指针,而是存储指向它的前趋结点的指针,当其值为null时表示当前结点是第一个结点。那么为什么要这样做呢?这是因为当删除当前结点后仍需保证剩下的结点构成链表,如果Pointer指向当前结点,则会给操作带来很大困难。那么如何得到当前结点呢,我们定义了一个方法cursor(),返回值是指向当前结点的指针。类List还定义了一些方法来实现对链表的基本操作,通过运用这些基本操作我们可以对链表进行各种操作。例如reset()方法使第一个结点成为当前结点。insert(Object d)方法在当前结点前插入一个结点,并使其成为当前结点。remove()方法删除当前结点同时返回其内容,并使其后继结点成为当前结点,如果删除的是最后一个结点,则第一个结点变为当前结点。
链表类List的源代码如下:
import java.io.*;8CvLinux联盟 public class List8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 /* 用变量来实现表头 */8CvLinux联盟 private Node Head=null;8CvLinux联盟 private Node Tail=null;8CvLinux联盟 private Node Pointer=null;8CvLinux联盟 private int Length = 0;8CvLinux联盟 public void deleteAll()8CvLinux联盟 /* 清空整个链表 */8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Head = null;8CvLinux联盟 Tail = null;8CvLinux联盟 Pointer = null;8CvLinux联盟 Length = 0;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public void reset()8CvLinux联盟 /* 链表复位,使第一个结点成为当前结点 */ 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Pointer = null;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public boolean isEmpty( )8CvLinux联盟 /* 判断链表是否为空 */8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 return( Length == 0 );8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public boolean isEnd()8CvLinux联盟 /* 判断当前结点是否为最后一个结点 */8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 if ( Length == 0 ) 8CvLinux联盟 throw new java.lang.NullPointerException();8CvLinux联盟 else if ( Length == 1 )8CvLinux联盟 return true;8CvLinux联盟 else8CvLinux联盟 return( cursor() == Tail );8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public Object nextNode()8CvLinux联盟 /* 返回当前结点的下一个结点的值,并使其成为当前结点 */ 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 if ( Length == 1 )8CvLinux联盟 throw new java.util.NoSuchElementException();8CvLinux联盟 else if ( Length == 0 )8CvLinux联盟 throw new java.lang.NullPointerException();8CvLinux联盟 else8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Node temp = cursor();8CvLinux联盟 Pointer = temp;8CvLinux联盟 if ( temp != Tail )8CvLinux联盟 return( temp.next.data );8CvLinux联盟 else 8CvLinux联盟 throw new java.util.NoSuchElementException();8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public Object currentNode()8CvLinux联盟 /* 返回当前结点的值 */ 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Node temp = cursor();8CvLinux联盟 return temp.data;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public void insert( Object d )8CvLinux联盟 /* 在当前结点前插入一个结点,并使其成为当前结点 */ 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Node e = new Node( d );8CvLinux联盟 if ( Length == 0 )8CvLinux联盟 { 8CvLinux联盟 Tail = e;8CvLinux联盟 Head = e;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 else 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Node temp = cursor();8CvLinux联盟 e.next = temp;8CvLinux联盟 if ( Pointer == null )8CvLinux联盟 Head = e;8CvLinux联盟 else8CvLinux联盟 Pointer.next = e;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 Length++;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public int size()8CvLinux联盟 /* 返回链表的大小 */8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 return ( Length );8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public Object remove()8CvLinux联盟 /* 将当前结点移出链表,下一个结点成为当前结点, 如果移出8CvLinux联盟 的结点是最后一个结点,则第一个结点成为当前结点 */ 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Object temp ;8CvLinux联盟 if ( Length == 0 )8CvLinux联盟 throw new java.util.NoSuchElementException();8CvLinux联盟 else if ( Length == 1 ) 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 temp = Head.data;8CvLinux联盟 deleteAll();8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 else 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Node cur = cursor();8CvLinux联盟 temp = cur.data;8CvLinux联盟 if ( cur == Head )8CvLinux联盟 Head = cur.next; 8CvLinux联盟 else if ( cur == Tail )8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Pointer.next = null;8CvLinux联盟 Tail = Pointer;8CvLinux联盟 reset();8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 else 8CvLinux联盟 Pointer.next = cur.next;8CvLinux联盟 Length--;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 return temp;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 private Node cursor()8CvLinux联盟 /* 返回当前结点的指针 */ 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 if ( Head == null )8CvLinux联盟 throw new java.lang.NullPointerException();8CvLinux联盟 else if ( Pointer == null )8CvLinux联盟 return Head;8CvLinux联盟 else 8CvLinux联盟 return Pointer.next;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 public static void main( String[] args )8CvLinux联盟 /* 链表的简单应用举例 */ 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 List a = new List();8CvLinux联盟 for ( int i = 1; i <= 10; i++ )8CvLinux联盟 a.insert( new Integer( i ) );8CvLinux联盟 System.out.println( a.currentNode() );8CvLinux联盟 while ( !a.isEnd() )8CvLinux联盟 System.out.println( a.nextNode() );8CvLinux联盟 a.reset();8CvLinux联盟 while ( !a.isEnd() )8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 a.remove();8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 a.remove();8CvLinux联盟 a.reset();8CvLinux联盟 if ( a.isEmpty() )8CvLinux联盟 System.out.println("There is no Node in List \n");8CvLinux联盟 System.in.println( " You can press return to quit\n" );8CvLinux联盟 try 8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 System.in.read(); // 确保用户看清程序运行结果8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 catch( IOException e )8CvLinux联盟 {}8CvLinux联盟 } 8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 class Node8CvLinux联盟 /* 构成链表的结点定义 */8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Object data;8CvLinux联盟 Node next;8CvLinux联盟 Node( Object d )8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 data = d;8CvLinux联盟 next = null;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 }
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读者还可以根据实际需要定义新的方法来对链表进行操作。双向链表可以用类似的方法实现只是结点的类增加了一个指向前趋结点的指针。
我们可以用这样的代码来实现:
class Node8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 Object data;8CvLinux联盟 Node next;8CvLinux联盟 Node previous;8CvLinux联盟 Node ( Object d )8CvLinux联盟 {8CvLinux联盟 data = d;8CvLinux联盟 next = null;8CvLinux联盟 previous = null;8CvLinux联盟 }8CvLinux联盟 }
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当然双向链表基本操作的实现略有不同,这里就不再详述了。链表和双向链表的实现方法,也可以用在堆栈和队列的实现中,这里就不再多写了,有兴趣的读者可以将List类的代码稍加改动即可。
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