Java全面讲解顺序表与链表的使用
作者：菜菜不恰菜
大家好，今天给大家带来的是顺序表和链表，我觉得顺序表还是有比较难理解的地方的，于是我就把这一块的内容全部整理到了一起，希望能够给刚刚进行学习数据结构的人带来一些帮助，或者是已经学过这块的朋友们带来更深的理解，我们现在就开始吧
线性表
线性表 （ linear list ） 是 n 个具有相同特性的数据元素的有限序列。 线性表是一种在实际中广泛使用的数据结构，常见 的线性表：顺序表、链表、栈、队列、字符串 ... 线性表在逻辑上是线性结构，也就说是连续的一条直线。但是在物理结构（内存上）上并不一定是连续的，线性表在物理上存储时，通常以数组（在物理上是连续的）和链式结构（在物理上不连续）的形式存储。
顺序表
顺序表是用一段 物理地址连续 的存储单元依次存储数据元素的线性结构，一般情况下采用数组存储。在数组上完成数据的增删查改。（可以说顺序表就相当于一个数组）
那么问题来了，为什么不直接使用数组，而要把数组放在类当中，然后再对数组进行操作？ 因为数组没有面向对象，把数组放进类当中，可通过对象对它进行操作。
听着概念有点模糊，接下来通过模拟顺序表的接口实现来认识一下顺序表：
🔥用Arraylist来模拟实现顺序表ArrayList的接口实现：
Arraylist:
public class Arraylist{
public int[] arr;
public int useSize;//数组有效个数
public Arraylist() {
this.arr = new int[10];//假设数组长度为10
}
//打印顺序表
public void display() {
for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {
System.out.print(this.arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}
public boolean isFull() {
return this.arr.length == this.useSize;
}
// 在 pos 位置新增元素
public void add(int pos, int date) {
if (pos < 0 || pos > useSize) {
System.out.println("pos位置不合法"+" ");
return;
}
if (isFull()) {
this.arr = Arrays.copyOf(this.arr, 2 * this.arr.length);
}
for (int i = this.useSize - 1; i >= pos; i--) {
this.arr[i + 1] = this.arr[i];
}
this.arr[pos] = date;
this.useSize++;
}
// 判定是否包含某个元素
public boolean contains(int toFind) {
for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {
if (arr[i] == toFind) {
return true;
}
}
return false;
}
// 查找某个元素对应的位置
public int search(int toFind) {
for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {
if (arr[i] == toFind) {
return i;
}
}
return -1;
}
// 获取 pos 位置的元素
public int getPos(int pos) {
if (pos < 0 || pos >=useSize){
System.out.println("pos位置不合法"+" ");
return -1;//万一顺序表中有-1这个元素怎么办，后期说
}
if(isEmpty()){
System.out.print("顺序表为空");
return -1;
}
for (int i = 0; i < this.useSize; i++) {
if (i == pos) {
return this.arr[i];
}
}
return -1;
}
public boolean isEmpty(){
return this.useSize==0;
}
// 给 pos 位置的元素设为 value
public void setPos(int pos, int value) {
if (pos < 0 || pos >=useSize){
System.out.print("pos位置不合法"+" ");
return;
}
if(isEmpty()){
System.out.println("顺序表为空");
return;
}
this.arr[pos] = value;
}
//删除第一次出现的关键字key
public void remove(int toRemove){
if(isEmpty()) {//判断顺序表是否为空
System.out.println("顺序表为空");
}
int x=search(toRemove);
if(x==-1){
System.out.println("没有你要删除的数字");
return;
}
for (int j = x; j<=this.useSize-1; j++) {
this.arr[j]=this.arr[j+1];
}
this.useSize--;
}
//清空顺序表
public void clear() {
this.usedSize = 0;
}
}在pos位置新增元素：
判断是否包含某个元素：
查找pos位置：
在pos位置上给值value
删除第一次出现的关键字key
链表
链表是一种 物理存储结构(内存）上非连续 存储结构，数据元素的 逻辑顺序 是通过链表中的 引用链接 次序实现的 。 实际中链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有 8 种链表结构：
单向、双向
带头、不带头
循环、非循环
接下来主要讲两种：单向不带头非循环、双向不带头非循环
🔥链表接口的模拟实现（ 单向不带头非循环）： 链表是由一个一个节点组成，单向不带头非循环链表每个节点有两个域，一个是数据域，用来存放数据，另一个是存放下一个节点的地址。
class ListNode{//创建节点,链表是由一个一个节点组成，每个节点有两个域组成，数据域和下一个节点地址组成
public int val;
public ListNode next;//没有初始化默认为null
public ListNode(int val){
this.val=val;
}
}
//模拟实现单向不带头非循环链表的接口实现，用MyLinkedList模拟实现LinkedList
public class MyLinkedList {
public ListNode head;//创建头节点
public void createList() {
ListNode listNode1 = new ListNode(12);
ListNode listNode2 = new ListNode(88);
ListNode listNode3 = new ListNode(36);
listNode1.next = listNode2;
listNode2.next = listNode3;
this.head = listNode1;//头节点为第一个节点地址
}
public void display() {
ListNode cur;
cur = this.head;
while (cur != null) {
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
//头插法
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = head;
head = node;
}
//尾插法
public void addLast(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
ListNode cur = this.head;
if (cur == null) {
this.head = node;
} else {
while (cur.next != null) {
cur = cur.next;
}
cur.next = node;
}
}
//找到index-1下标位置
public ListNode findIndex(int index) {
ListNode cur = this.head;
while (index - 1 != 0) {
cur = cur.next;
index--;
}
return cur;
}
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
public void addIndex(int index, int data) {
if(index<0||index>size()){
System.out.println("输入位置不合法");
return;
}
if(index==0){//头插
this.addFirst(data);
return;
}
if(index==size()){//尾插
this.addLast(data);
return;
}
ListNode cur = findIndex(index);
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = cur.next;
cur.next = node;
}
public boolean contains(int key) {
return false;
}
public ListNode findremove(int key){
ListNode cur=this.head.next;
while(cur!=null) {
if (cur.next.val == key) {
return cur;
} else {
cur=cur.next;
}
}
return null;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key) {
if (this.head == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
if (this.head.val == key) {
this.head = this.head.next;
return;
}
ListNode cur = findremove(key);//找到关键字上一个节点所在位置，并返回该节点
if (cur == null) {
System.out.println("没找到关键字");
return;
}
ListNode del=cur.next;
cur.next=del.next;
return;
}
//删除所有值为key的节点
public ListNode removeAllKey(int key) {
if(this.head==null){
return null;
}
ListNode per=this.head;
ListNode cur=this.head.next;
while(cur!=null){
if(cur.val==key){
per.next=cur.next;
cur=cur.next;
}
else{
per=cur;
cur=cur.next;
}
}
if(this.head.val==key){
this.head=this.head.next;
}
return this.head;
}
//得到单链表的长度
public int size() {
ListNode cur=this.head;
int count=0;
while (cur!=null){
count++;
cur=cur.next;
}
return count;
}
//清除链表
public void clear() {
//this.head=null;//简单粗暴写法，当一个节点没有被指向时，就没意义了
//遍历
while(this.head!=null){
ListNode curNext=this.head.next;
this.head.next=null;
this.head=curNext;
}
}
}创建节点：
以上说的链表是指单向不带头非循环链表！！！
初始化链表：
打印链表：
头插法：
尾插法：
任意位置插入一个数据：
删除关键字key所在节点位置：
删除所有值为key的节点：
双向不带头非循环：
这种链表至少有三个域组成，一个是数据域，一个是存放上一个节点的位置，一个存放下一个节点的位置，双向比单向的好处就体现出来了，双向链表只要知道当前节点位置，就可以对链表进行增删查改，而单相链表还需要知道当前节点的上一个节点。
接口模拟实现：
//双向不带头非循环
//创建节点
class ListNode{
int val;
ListNode prev;//前一个节点地址
ListNode next;//下一个节点地址
public ListNode(int val){
this.val=val;
}
}
public class myLinkedList {
public ListNode head;//头节点
public ListNode last;//尾节点
//得到双向链表长度
public int size() {
int count = 0;
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
count++;
cur = cur.next;
}
return count;//如果链表为空。返回0，所以这里可再单独判断也可不单独判断
}
//打印双向链表
public void display() {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
//查找是否包含关键字在链表中
public boolean contain(int key) {
if (this.head == null) {
return false;
}
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
//删除第一次出现的关键字
public void remove(int key) {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {//第一种：关键字是在头节点
this.head = this.head.next;
if (this.head != null) {
head.prev = null;
} else {//如果链表为空1情况下，要保证最后一个节点也要为空
this.last = null;
}
} else {//第二种情况：关键字在中间或者结尾
cur.prev.next = cur.next;
if (cur.next != null) {//中间
cur.next.prev = cur.prev;
} else {
last = cur.prev;//结尾
}
}
return;
}
cur=cur.next;
}
}
//删除所有值为key的节点
public void removeAllkey(int key) {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {//第一种：关键字是在头节点
this.head = cur.next;
if (this.head != null) {
cur.next.prev = null;
} else {//如果链表为空1情况下，要保证最后一个节点也要为空
this.last = null;
}
} else {//第二种情况：关键字在中间或者结尾
cur.prev.next = cur.next;
if (cur.next!=null) {//中间
cur.next.prev = cur.prev;
}
last = cur.prev;//结尾
}
}
cur=cur.next;
}
}
//头插法
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
if (this.head == null) {
this.head = node;
this.last = node;
}
else {
node.next = this.head;
this.head.prev = node;
this.head = node;
}
}
//尾插法
public void addLast(int data){
ListNode node=new ListNode(data);
if(this.head==null) {
this.head = node;
this.last = node;
}
this.last.next=node;
node.prev=this.last;
this.last=node;
}
//任意位置插入，第一个数据节点下标为0
public ListNode search(int index){//寻找插入的位置
ListNode cur=this.head;
while(index!=0){
cur=cur.next;
index--;
}
return cur;
}
public void addIndex(int index,int data){
ListNode node=new ListNode(data);
if(index<0||index>size()){
System.out.println("坐标违法");
return;
}
if(index==0){
addFirst(data);
return;
}
if(index==size()){
addLast(data);
return;
}
ListNode cur=search(index);
node.next=cur.prev.next;
cur.prev.next=node;
node.prev=cur.prev;
cur.prev=node;
return;
}
//清除链表
public void clear(){
while(this.head!=null){
ListNode curNext=this.head.next;
this.head.prev=null;
this.head.next=null;
this.head=curNext;
}
last=null;
}
}查找是否包含关键字在链表中：
删除第一次出现的关键字：
删除所有值为key的节点：
头插法：
尾插法：
任意位置插入，第一个数据节点下标为0：
小结
在这里，我们讲了顺序表也讲了链表，那么他们有什么区别呢？
在组织上：
1、顺序表底层是一个数组，他是一个逻辑上和物理上都是连续的
2、链表是一个由若干节点组成的一个数据结构，逻辑上是连续的但是在物理上[内存上]是不连续的。
在操作上：
1、顺序表适合，查找相关的操作，因为，可以使用下标，直接获取到某个位置的元素。
2、链表适合于,频繁的插入和删除操作。此时不需要像顺序表一样,移动元素。链表的插入只需要修改指向即可。
3、顺序表还有不好的地方，就是你需要看满不满，满了要扩容，扩容了之后，不一定都能放完。所以，他的空间上的利用率不高。
以上就是我对顺序表和链表的一些理解，如果有什么不对的地方，欢迎各位提出来！
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