03-java实现双向链表

本人git https://github.com/bigeyes-debug/Algorithm

一丶双向链表

• 单向链表只能通过node单向next从头遍历链表,只能直接获得后继,无法获得前驱
• 双向链表增加prev属性,prev属性指向前驱
• 双向链表可以从first 和last两个方向开始查找

二丶双向链表接口设计

• 相较于单项链表，双向链表需要重写查找节点、插入节点、删除节点、清空节点四个方法。

三丶双向链表的实现

3.1 构造方法

• 在双向链表属性中增加last属性记录尾节点。在Node属性中增加prev属性记录上一个节点。

public class LinkedList<E> extends AbstractList<E> {    
    private Node<E> first;
    //增加last节点
    private Node<E> last; 
	
    private static class Node<E> {
        E element;
        //增加上一个节点
        Node<E> prev; 
        Node<E> next;
        public Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.prev = prev;
            this.element = element;
            this.next = next;
        }
    }
}

3.2 查找节点

• 我们可以从 first也可以从last开始查找节点,,选择哪种查找方式,根据节点的下标决定
• 如果要查找的索引大于size/2,就从last开始查找
• 如果要查找的索引小于size/2,就从first开始查找

tips:乘除法较慢,我们使用位运算来代替,右移一位就相当于/2,反正,就*2
例如 seize>>1 就等价于size/2

private Node<E> node(int index) {
    rangeCheck(index);
		
    // 判断节点是在链表前一半还是后一半
    if (index < (size >> 1)) {
        Node<E> node = first;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            node = node.next;
        }
        return node;
    } else {
        Node<E> node = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--) {
            node = node.prev;
        }
        return node;
    }
}

3.3 清空节点

public void clear() {
    size = 0;
    first = null;
    last = null;
}

3.4 插入节点

• 普通情况

newNode.next=prev.next;
newNode.prev=prev;
oldNode=prev.next;
oldNode.prev=newNode;
prev.next=newNode;

• 特殊情况

头尾节点的情况

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

    // 往最后面添加元素
    if (index == size) { 
        Node<E> oldLast = last;
        last = new Node<>(oldLast, element, null);
        // 这是链表添加的第一个元素
        if (oldLast == null) { 
            first = last;
        } else {
            oldLast.next = last;
        }
    } else {
        //插入位置的原节点，即为新节点的next节点。
        Node<E> next = node(index); 
        //新添加节点的上一个节点，即为该位置原节点的上一个节点。
        Node<E> prev = next.prev; 
        //创建新添加节点。
        Node<E> node = new Node<>(prev, element, next);
        //原节点的上一个节点，为新添加节点。
        next.prev = node;
        // index == 0
        if (prev == null) { 
            first = node;
        } else {
            //原节点上一个节点的next，即为新添加节点。
            prev.next = node;
        }
    }
    size++;
}

3.5 删除节点

• 删除节点, 只需要让被删除节点的前一个节点与后一个节点之间链接, 同时去掉被删除节点引用即可。
• 需要注意的是, 第0个节点和最后一个节点要特殊处理。
  

四、双向链表vs动态数组