Java学习笔记--链表

心在山东身在吴，飘蓬江海漫嗟吁。

他时若遂凌云志， 敢笑黄巢不丈夫。

　　　　　　　　　　　　　　　——水浒传

先上源代码,LinkedList类:

private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

Java链表中定义了一个内部类Node类,"node"是节点的意思.链表的基本元素是节点,(双向链表)每个节点包含三个成员,分别是item:数据,next:指向链表下一个元素的指针,prev:指向上一个元素的指针

先看一下C中的链表：

头指针变量保存了一个地址，它指向一个变量No.1，No.1中又保存了一个指针，它指向No.2，以此类推，直到No.X中保存的地址指向No.last，图中最后一项为No.3，它指向NULL。

双向链表每个元素中又加入了prev指针。

双向链表图：

但是java中没有指向内存地址的指针，那么如何实现链表呢？

再看Java源代码：

 transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;

    /**
     * Constructs an empty list.
     */
    public LinkedList() {
    }

    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param  c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

LinkedList类定义了两个临时节点first和last,两个构造器.一个无参构造和一个带参构造,无参构造创建链表实例,带参构造可以把一个集合整体加入链表

下面看一下add()方法:

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

画图:

初始链表为空的情况：prev和next都是null,item是e,这里假设传入的数据是No.1,No.2...;

此时再加入元素：

加入第三个元素：

加入第四个元素：

以此类推。。。

可见java中链表是用引用变量指向节点来代替C中的指针变量指向内存地址。

每次加入新的元素，只需要将原last元素的next指向新加入元素的实例，把新加入元素的prev指向原last元素的实例。

再看下add(int index, E element)方法:

public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }

Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);

        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

这里假定传入的index比size小,

node(int index)用很简单的方式返回了位置为index的Node实例,然后执行linkBefore(E e, Node<E> succ)方法

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

把newNode 的prev 指向原位置节点的prev节点,next 指向原位置节点;

把原位置节点的prev指向newNode;

最后把原位置节点的prev节点(如果有)的next指向newNode;如果没有,则newNode为第一个节点,原位置节点变为第二个节点;

此处省略其他链表方法...原理是一样的.