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Java 数据结构与算法 - 双向链表
双向链表基础
双向链表是链表的一种变体,与单向链表相比,它可以方便地向前和向后导航。以下是一些理解双向链表概念的重要术语:
链接 − 链表的每个链接都可以存储称为元素的数据。
Next − 链表的每个链接都包含一个指向下一个链接的链接,称为 Next。
Prev − 链表的每个链接都包含一个指向前一个链接的链接,称为 Prev。
LinkedList − LinkedList 包含指向第一个链接(称为 First)和最后一个链接(称为 Last)的连接链接。
双向链表表示
根据上面所示的图示,以下是要考虑的重要事项。
双向链表包含一个称为 first 和 last 的链接元素。
每个链接都包含一个或多个数据字段和一个称为 next 的链接字段。
每个链接都使用其 next 链接与其下一个链接链接。
每个链接都使用其 prev 链接与其前一个链接链接。
最后一个链接包含一个为 null 的链接,以标记列表的结尾。
基本操作
以下是列表支持的基本操作。
插入 − 在列表开头添加一个元素。
删除 − 删除列表开头的元素。
插入到末尾 − 在列表末尾添加一个元素。
删除末尾 − 删除列表末尾的元素。
在之后插入 − 在列表的某个元素之后添加一个元素。
删除 − 使用键从列表中删除元素。
向前显示 − 以向前的方式显示完整列表。
向后显示 − 以向后的方式显示完整列表。
插入操作
以下代码演示了在双向链表开头进行插入操作。
//insert link at the first location
public void insertFirst(int key, int data){
//create a link
Link link = new Link(key,data);
if(isEmpty()){
//make it the last link
last = link;
}else {
//update first prev link
first.prev = link;
}
//point it to old first link
link.next = first;
//point first to new first link
first = link;
}
删除操作
以下代码演示了在双向链表开头进行删除操作。
//delete link at the first location
public Link deleteFirst(){
//save reference to first link
Link tempLink = first;
//if only one link
if(first.next == null){
last = null;
}else {
first.next.prev = null;
}
first = first.next;
//return the deleted link
return tempLink;
}
在末尾插入操作
以下代码演示了在双向链表的最后一个位置进行插入操作。
//insert link at the last location
public void insertLast(int key, int data){
//create a link
Link link = new Link(key,data);
if(isEmpty()){
//make it the last link
last = link;
}else {
//make link a new last link
last.next = link;
//mark old last node as prev of new link
link.prev = last;
}
//point last to new last node
last = link;
}
演示
Link.java
package com.tutorialspoint.list;
public class Link {
public int key;
public int data;
public Link next;
public Link prev;
public Link(int key, int data){
this.key = key;
this.data = data;
}
public void display(){
System.out.print("{"+key+","+data+"}");
}
}
DoublyLinkedList.java
package com.tutorialspoint.list;
public class DoublyLinkedList {
//this link always point to first Link
private Link first;
//this link always point to last Link
private Link last;
// create an empty linked list
public DoublyLinkedList(){
first = null;
last = null;
}
//is list empty
public boolean isEmpty(){
return first == null;
}
//insert link at the first location
public void insertFirst(int key, int data){
//create a link
Link link = new Link(key,data);
if(isEmpty()){
//make it the last link
last = link;
}else {
//update first prev link
first.prev = link;
}
//point it to old first link
link.next = first;
//point first to new first link
first = link;
}
//insert link at the last location
public void insertLast(int key, int data){
//create a link
Link link = new Link(key,data);
if(isEmpty()){
//make it the last link
last = link;
}else {
//make link a new last link
last.next = link;
//mark old last node as prev of new link
link.prev = last;
}
//point last to new last node
last = link;
}
//delete link at the first location
public Link deleteFirst(){
//save reference to first link
Link tempLink = first;
//if only one link
if(first.next == null){
last = null;
}else {
first.next.prev = null;
}
first = first.next;
//return the deleted link
return tempLink;
}
//delete link at the last location
public Link deleteLast(){
//save reference to last link
Link tempLink = last;
//if only one link
if(first.next == null){
first = null;
}else {
last.prev.next = null;
}
last = last.prev;
//return the deleted link
return tempLink;
}
//display the list in from first to last
public void displayForward(){
//start from the beginning
Link current = first;
//navigate till the end of the list
System.out.print("[ ");
while(current != null){
//print data
current.display();
//move to next item
current = current.next;
System.out.print(" ");
}
System.out.print(" ]");
}
//display the list from last to first
public void displayBackward(){
//start from the last
Link current = last;
//navigate till the start of the list
System.out.print("[ ");
while(current != null){
//print data
current.display();
//move to next item
current = current.prev;
System.out.print(" ");
}
System.out.print(" ]");
}
//delete a link with given key
public Link delete(int key){
//start from the first link
Link current = first;
//if list is empty
if(first == null){
return null;
}
//navigate through list
while(current.key != key){
//if it is last node
if(current.next == null){
return null;
}else{
//move to next link
current = current.next;
}
}
//found a match, update the link
if(current == first) {
//change first to point to next link
first = current.next;
}else {
//bypass the current link
current.prev.next = current.next;
}
if(current == last){
//change last to point to prev link
last = current.prev;
}else {
current.next.prev = current.prev;
}
return current;
}
public boolean insertAfter(int key, int newKey, int data){
//start from the first link
Link current = first;
//if list is empty
if(first == null){
return false;
}
//navigate through list
while(current.key != key){
//if it is last node
if(current.next == null){
return false;
}else{
//move to next link
current = current.next;
}
}
Link newLink = new Link(newKey,data);
if(current==last) {
newLink.next = null;
last = newLink;
}
else {
newLink.next = current.next;
current.next.prev = newLink;
}
newLink.prev = current;
current.next = newLink;
return true;
}
}
DoublyLinkedListDemo.java
package com.tutorialspoint.list;
public class DoublyLinkedListDemo {
public static void main(String args[]){
DoublyLinkedList list = new DoublyLinkedList();
list.insertFirst(1, 10);
list.insertFirst(2, 20);
list.insertFirst(3, 30);
list.insertLast(4, 1);
list.insertLast(5, 40);
list.insertLast(6, 56);
System.out.print("\nList (First to Last): ");
list.displayForward();
System.out.println("");
System.out.print("\nList (Last to first): ");
list.displayBackward();
System.out.print("\nList , after deleting first record: ");
list.deleteFirst();
list.displayForward();
System.out.print("\nList , after deleting last record: ");
list.deleteLast();
list.displayForward();
System.out.print("\nList , insert after key(4) : ");
list.insertAfter(4,7, 13);
list.displayForward();
System.out.print("\nList , after delete key(4) : ");
list.delete(4);
list.displayForward();
}
}
如果我们编译并运行上述程序,它将产生以下结果:
List (First to Last): [ {3,30} {2,20} {1,10} {4,1} {5,40} {6,56} ]
List (Last to first): [ {6,56} {5,40} {4,1} {1,10} {2,20} {3,30} ]
List (First to Last) after deleting first record: [ {2,20} {1,10} {4,1} {5,40} {6,56} ]
List (First to Last) after deleting last record: [ {2,20} {1,10} {4,1} {5,40} ]
List (First to Last) insert after key(4) : [ {2,20} {1,10} {4,1} {7,13} {5,40} ]
List (First to Last) after delete key(4) : [ {2,20} {1,10} {7,13} {5,40} ]
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