数据结构-线性表(2)

线性表的链式存储与实现

• 实现线性表的另一种方法是链式存储，即用指针将存储线性表中数据元素的那些单元依次串联在一起。这种方法避免了在数组中用连续的单元存储元素的缺点，因而在执行插入或 删除运算时，不再需要移动元素来腾出空间或填补空缺。然而我们为此付出的代价是，需要在每个单元中设置指针来表示表中元素之间的逻辑关系，因而增加了额外的存储空间的开销.

单链表

• 链表是一系列的存储数据元素的单元通过指针串接起来形成的，因此每个单元至少有两个域，一个域用于数据元素的存储，另一个域是指向其他单元的指针。这里具有一个数据域和多个指针域的存储单元通常称为结点（node）.

结点接口

package com.wjy.Data_Structure.linearlist.common;

public interface Node {
	/**
	 * 获取结点数据域
	 *
	 * @return
	 */
	public Object getData();

	/**
	 * 设置结点数据域
	 *
	 * @param obj
	 */
	public void setData(Object obj);
}

单链表结点定义

package com.wjy.Data_Structure.linearlist.common;

//单链表结点定义
public class SLNode implements Node {

	private Object element;
	private SLNode next;

	public SLNode() {

	}

	public SLNode(Object ele, SLNode next) {
		this.element = ele;
		this.next = next;
	}

	public SLNode getNext() {
		return next;
	}

	public void setNext(SLNode next) {
		this.next = next;
	}

	/******** Methods of Node Interface **********/
	@Override
	public Object getData() {
		return element;
	}

	@Override
	public void setData(Object obj) {
		element = obj;
	}

}

线性表的单链表实现

• 在使用单链表实现线性表的时候，为了使程序更加简洁，我们通常在单链表的前面添 加一个哑元结点，也称为头结点。在头结点中不存储任何实质的数据对象，其 next 域指向 线性表中 0 号元素所在的结点，头结点的引入可以使线性表运算中的一些边界条件更容易处理。

package com.wjy.Data_Structure.linearlist.listslinkimpl;

import com.wjy.Data_Structure.linearlist.common.DefaultStrategy;
import com.wjy.Data_Structure.linearlist.common.List;
import com.wjy.Data_Structure.linearlist.common.SLNode;
import com.wjy.Data_Structure.linearlist.common.Strategy;
import com.wjy.Data_Structure.linearlist.exception.OutOfBoundaryException;

//线性表的单链表实现
public class ListSLinked implements List {

	private Strategy strategy; // 数据元素比较策略
	private SLNode head; // 单链表首结点引用
	private int size;// 线性表中数据元素的个数

	public ListSLinked() {
		this(new DefaultStrategy());
	}

	public ListSLinked(Strategy strategy) {
		this.strategy = strategy;
		head = new SLNode();
		size = 0;
	}

	/**
	 * 辅助方法： 获取数据元素 e 所在结点的前驱结点
	 *
	 * @param e
	 * @return
	 */
	private SLNode getPreNode(Object e) {
		SLNode p = head;
		while (p.getNext() != null)
			if (strategy.equal(p.getNext().getData(), e))
				return p;
			else
				p = p.getNext();
		return null;

	}

	/**
	 * 辅助方法： 获取序号为 0<=i<size 的元素所在结点的前驱结点
	 *
	 * @param i
	 * @return
	 */
	private SLNode getPreNode(int i) {
		SLNode p = head;
		for (; i > 0; i--)
			p = p.getNext();
		return p;

	}

	/**
	 * 辅助方法： 获取序号为 0<=i<size 的元素所在结点
	 *
	 * @param i
	 * @return
	 */
	private SLNode getNode(int i) {
		SLNode p = head.getNext();
		for (; i > 0; i--)
			p = p.getNext();
		return p;
	}

	@Override
	public int getSize() {
		return size;
	}

	@Override
	public boolean isEmpty() {
		return size == 0;
	}

	@Override
	public boolean contains(Object e) {
		return indexOf(e) != -1;
	}

	@Override
	public int indexOf(Object e) {
		SLNode p = head.getNext();
		int index = 0;
		while (p != null)
			if (strategy.equal(p.getData(), e)) {
				return index;
			} else {
				index++;
				p = p.getNext();
			}
		return -1;
	}

	@Override
	public void insert(int i, Object e) throws OutOfBoundaryException {
		if (i < 0 || i > size)
			throw new OutOfBoundaryException("错误，指定的插入序号越界");
		SLNode p = getPreNode(i);
		SLNode q = new SLNode(e, p.getNext());
		p.setNext(q);
		size++;
		return;

	}

	@Override
	public boolean insertBefore(Object obj, Object e) {
		SLNode p = getPreNode(obj);
		if (p != null) {
			SLNode q = new SLNode(e, p.getNext());
			p.setNext(q);
			size++;
			return true;
		}
		return false;
	}

	@Override
	public boolean insertAfter(Object obj, Object e) {
		SLNode p = head.getNext();
		while (p != null)
			if (strategy.equal(p.getData(), obj)) {
				SLNode q = new SLNode(e, p.getNext());
				p.setNext(q);
				size++;
				return true;
			} else {
				p = p.getNext();
			}
		return false;
	}

	@Override
	public Object remove(int i) throws OutOfBoundaryException {
		if (i < 0 || i >= size)
			throw new OutOfBoundaryException("错误，指定的删除序号越界。");
		SLNode p = getPreNode(i);
		Object obj = p.getNext().getData();
		p.setNext(p.getNext().getNext());
		size--;
		return obj;
	}

	@Override
	public boolean remove(Object e) {
		SLNode p = getPreNode(e);
		if (p != null) {
			p.setNext(p.getNext().getNext());
			size--;
			return true;
		}
		return false;
	}

	@Override
	public Object replace(int i, Object e) throws OutOfBoundaryException {
		if (i < 0 || i >= size)
			throw new OutOfBoundaryException("错误，指定的序号越界。");
		SLNode p = getNode(i);
		Object obj = p.getData();
		p.setData(e);
		return obj;
	}

	@Override
	public Object get(int i) throws OutOfBoundaryException {
		if (i < 0 || i >= size)
			throw new OutOfBoundaryException("错误，指定的序号越界。");
		SLNode p = getNode(i);
		return p.getData();
	}

}

简单的测试用例

package com.wjy.Data_Structure.linearlist.listslinkimpl;

import org.junit.Test;

import com.wjy.Data_Structure.linearlist.listslinkimpl.ListSLinked;

public class ListSLinkedTest {

	@Test
	public void testInsert() {
		ListSLinked list = new ListSLinked();
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			list.insert(i, i + 1);
		}
		System.out.println("删除：" + list.remove(0));
		System.out.println(list.contains(1));
		list.insertBefore(2, 100);
		list.insertAfter(2, 101);
		list.replace(list.getSize() - 1, 1000);
		for (int i = 0; i < list.getSize(); i++) {
			System.out.println(list.get(i));
		}

	}

}

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