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双向链表(Doubly Linked List)是一种常见的数据结构,它由多个节点组成,每个节点包含数据域和两个指针域,分别指向前一个节点和后一个节点。与单向链表相比,双向链表可以双向遍历,因此在某些场景下具有更高的灵活性。本文将介绍如何在Java中实现双向链表的增删改查操作。
首先,我们需要定义一个节点类,用于表示双向链表中的每个节点。节点类包含三个属性:data
(数据域)、prev
(指向前一个节点的指针)和next
(指向后一个节点的指针)。
class Node {
int data;
Node prev;
Node next;
public Node(int data) {
this.data = data;
this.prev = null;
this.next = null;
}
}
接下来,我们定义一个双向链表类,包含头节点head
和尾节点tail
。初始时,head
和tail
都为空。
class DoublyLinkedList {
private Node head;
private Node tail;
public DoublyLinkedList() {
this.head = null;
this.tail = null;
}
}
在链表头部插入节点时,新节点的next
指针指向当前的头节点,头节点的prev
指针指向新节点,然后将头节点更新为新节点。
public void insertAtHead(int data) {
Node newNode = new Node(data);
if (head == null) {
head = newNode;
tail = newNode;
} else {
newNode.next = head;
head.prev = newNode;
head = newNode;
}
}
在链表尾部插入节点时,新节点的prev
指针指向当前的尾节点,尾节点的next
指针指向新节点,然后将尾节点更新为新节点。
public void insertAtTail(int data) {
Node newNode = new Node(data);
if (tail == null) {
head = newNode;
tail = newNode;
} else {
newNode.prev = tail;
tail.next = newNode;
tail = newNode;
}
}
在指定位置插入节点时,需要先找到该位置的前一个节点,然后调整新节点和前一个节点的指针。
public void insertAtPosition(int data, int position) {
if (position < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Position cannot be negative");
}
if (position == 0) {
insertAtHead(data);
return;
}
Node newNode = new Node(data);
Node current = head;
for (int i = 0; i < position - 1; i++) {
if (current == null) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Position out of bounds");
}
current = current.next;
}
if (current == null) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Position out of bounds");
}
newNode.next = current.next;
if (current.next != null) {
current.next.prev = newNode;
}
current.next = newNode;
newNode.prev = current;
if (newNode.next == null) {
tail = newNode;
}
}
删除头节点时,将头节点更新为下一个节点,并将新头节点的prev
指针置为null
。
public void deleteAtHead() {
if (head == null) {
throw new IllegalStateException("List is empty");
}
head = head.next;
if (head != null) {
head.prev = null;
} else {
tail = null;
}
}
删除尾节点时,将尾节点更新为前一个节点,并将新尾节点的next
指针置为null
。
public void deleteAtTail() {
if (tail == null) {
throw new IllegalStateException("List is empty");
}
tail = tail.prev;
if (tail != null) {
tail.next = null;
} else {
head = null;
}
}
删除指定位置的节点时,需要先找到该节点,然后调整前后节点的指针。
public void deleteAtPosition(int position) {
if (position < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Position cannot be negative");
}
if (head == null) {
throw new IllegalStateException("List is empty");
}
if (position == 0) {
deleteAtHead();
return;
}
Node current = head;
for (int i = 0; i < position; i++) {
if (current == null) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Position out of bounds");
}
current = current.next;
}
if (current == null) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Position out of bounds");
}
if (current.prev != null) {
current.prev.next = current.next;
}
if (current.next != null) {
current.next.prev = current.prev;
}
if (current == tail) {
tail = current.prev;
}
}
修改节点时,需要先找到该节点,然后更新其数据域。
public void updateAtPosition(int data, int position) {
if (position < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Position cannot be negative");
}
Node current = head;
for (int i = 0; i < position; i++) {
if (current == null) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Position out of bounds");
}
current = current.next;
}
if (current == null) {
throw new IndexOutOfBoundsException("Position out of bounds");
}
current.data = data;
}
查找节点时,遍历链表,找到与目标数据匹配的节点。
public Node search(int data) {
Node current = head;
while (current != null) {
if (current.data == data) {
return current;
}
current = current.next;
}
return null;
}
遍历链表时,可以从头节点开始,依次访问每个节点的数据。
public void traverse() {
Node current = head;
while (current != null) {
System.out.print(current.data + " ");
current = current.next;
}
System.out.println();
}
本文介绍了如何在Java中实现双向链表的增删改查操作。通过定义节点类和双向链表类,我们可以轻松地实现这些操作。双向链表的灵活性使其在某些场景下比单向链表更具优势,但同时也增加了内存开销。在实际应用中,应根据具体需求选择合适的数据结构。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
DoublyLinkedList list = new DoublyLinkedList();
list.insertAtHead(1);
list.insertAtTail(3);
list.insertAtPosition(2, 1);
list.traverse(); // 输出: 1 2 3
list.updateAtPosition(4, 1);
list.traverse(); // 输出: 1 4 3
list.deleteAtPosition(1);
list.traverse(); // 输出: 1 3
Node node = list.search(3);
if (node != null) {
System.out.println("Found node with data: " + node.data);
} else {
System.out.println("Node not found");
}
}
}
通过以上代码示例,我们可以看到双向链表的基本操作是如何实现的。希望本文对你理解和使用双向链表有所帮助。
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