手敲MyLinkedList，简单了解其运行逻辑

1.LinkedList的介绍和结构

LinkedList的底层是双向链表结构，相对于之前的单向无头非循环链表来说，LinkedList最大的区别就是该链表可以增加了一条链接逻辑，可以从最后一个节点通过地址访问来到整个链表的头结点。

通过以下集合框架，LinkedList也实现了List接口，具体如下：

注意：

        1. LinkedList 实现了 List 接口
        2. LinkedList 的底层使用了双向链表
        3. LinkedList 没有实现 RandomAccess 接口，因此 LinkedList 不支持随机访问
        4. LinkedList 的任意位置插入和删除元素时效率比较高，时间复杂度为 O(1)
        5. LinkedList 比较适合任意位置插入的场景

1.1 LinkedList的结构

双向无头非循环链表的节点是由三部分构成的，用来存储数据的value域，存放下一个节点地址的next域，以及用来存放前一个节点地址的prev域，其节点和链表结构如下图所示；

简单要点如下：

2.无头双向非循环链表的实现

2.1 自定义MyLinkedList类

1、建立一个Ilist接口，在里面构造mylinkedlist链表要实现的抽象方法；

public interface IList {
    //头插法
    void addFirst(int data);
    //尾插法
    void addLast(int data);
    //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
    void addIndex(int index,int data);
    //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    boolean contains(int key);
    //删除第一次出现关键字为key的节点
    void remove(int key);
    //删除所有值为key的节点
    void removeAllKey(int key);
    //得到单链表的长度
    int size();
    void clear();
    void display();
}

无头双向非循环链表的节点是由三个属性（value域、prev域和next域构成的），同时也要在自定义MyLinkedList类里面使用内部类创建链表节点类，之后在链表类里面创建一个头结点head来代表当前链表的引用，同时创建一个节点last来表示当前链表的最后一个节点；同时让该自定义类实现我们之前创建的接口，接下来重写接口里面的方法，让其能够具体化；

public class MyLinkedList implements IList {
    static class ListNode {
        public int value;
        public ListNode prev;
        public ListNode next;

        public ListNode(int value) {
            this.value = value;
        }
    }

    public ListNode head;
    public ListNode last;

    @Override
    public void addFirst(int data) {

    }

    @Override
    public void addLast(int data) {

    }

    @Override
    public void addIndex(int index, int data) {

    }

    @Override
    public boolean contains(int key) {
        return false;
    }

    @Override
    public void remove(int key) {

    }

    @Override
    public void removeAllKey(int key) {

    }

    @Override
    public int size() {
        return 0;
    }

    @Override
    public void clear() {

    }

    @Override
    public void display() {

    }
}

2.2头插法

思路（图解如下）：

1、如果是空链表（头节点head为null），则要添加的节点node就是头节点，也是尾节点.

2、头节点不为null：

2.1 将原先head的前驱节点指向新增节点位置，新增节点后驱节点指向head节点的位置，注意和新节点建立连接一定要从前往后建立；

2.2 head指向新增节点位置（新的链表的第一个节点为head）。

@Override
    public void addFirst(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if (head == null){
            head = node;
            last = node;
        }else {
            node.next = head;
            head.prev = node;
            head = node;
        }
    }

执行结果在2.3中；

2.3 遍历链表

思路：与mysinglelist链表的相同，这里略；代码如下

@Override
    public void display() {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null){
            System.out.print(cur.value+"->");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println(" ");
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
        myLinkedList.addFirst(1);
        myLinkedList.addFirst(0);
//        myLinkedList.addFirst(2);
        myLinkedList.display();

    }

执行结果如下：

2.4尾插法

思路：

1、如果是空链表（头节点head为null），则要添加的节点node就是头节点，也是尾节点.

2、头节点不为null：

2.1 将原先last的后驱节点（last.prev）指向新增节点（node）位置，新增节点前驱节点指向last节点的位置，注意和新节点建立连接一定要从前往后建立；

2,2将node节点改为新的last节点；

代码和测试结果如下：

@Override
    public void addLast(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if (head == null){
            head = node;
            last = node;
        }else {
            last.next = node;
            node.prev = last;
            last = node;
        }
    }

public static void main(String[] args) {
        MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
        myLinkedList.addFirst(1);
        myLinkedList.addFirst(0);
        myLinkedList.display();
        myLinkedList.addLast(7);
        myLinkedList.addLast(8);
        myLinkedList.display();
    }

2.5 链表长度

对整个链表进行遍历，使用计数器进行记录遍历的次数，最后将计数器的值返回即可，下图代码是该方法的具体实现；

 @Override
    public int size() {
        int count = 0;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null){
            count++;
            cur=cur.next;
        }
        return count;
    }
public static void main(String[] args) {
        MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
        myLinkedList.addFirst(1);
        myLinkedList.addFirst(0);
        myLinkedList.display();
        myLinkedList.addLast(7);
        myLinkedList.addLast(8);
        myLinkedList.display();
        System.out.println(myLinkedList.size());
    }

测试结果如下：

2.6 任意位置插入

思路：

1、需要插入的位置必须为合法，如果不合法，我们会抛出一个异常进行提醒，所以首先自定义一个异常；

public class ListIndexOutOfException extends RuntimeException{
    public ListIndexOutOfException() {
    }
 
    public ListIndexOutOfException(String message) {
        super(message);
    }
}

2、任意位置插入，首先分几种情况，插在开头，插在结尾，插在中间

2.1 当插在链表开头和结尾时，可以使用头插法和尾差法

2.2 如下图所示，按照z字形进行赋值和写代码；当插在其他的位置时，首先让cur走到index的位置（此处创建一个方法，找到index位置的节点并将这个节点定义为cur返回）（这时候就需要考虑将下一个节点加在index的位置时如何处理建立连接的顺序）；其次注意建立连接的时候，一定要先建立原index前的节点和node节点添加节点的连接，其次再建立添加节点（node）和原index节点的连接，链表图解如下：

具体方法代码如下：

@Override
    public void addIndex(int index, int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(index < 0 || index > size()) {
            //抛自定义的异常
            throw new ListIndexOutOfException("你当前输入的索引有问题");
        }
        if(index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        if(index == size()) {
            addLast(data);
            return;
        }
        ListNode cur = findIndex(index);
        node.next = cur;
        cur.prev.next = node;
        node.prev = cur.prev;
        cur.prev = node;
    }

    private ListNode findIndex(int index) {
        ListNode cur = head;
        while (index != 0){
            index--;
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }
public static void main(String[] args) {
        MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
        myLinkedList.addFirst(1);
        myLinkedList.addFirst(0);
        myLinkedList.display();
        myLinkedList.addLast(7);
        myLinkedList.addLast(8);
        myLinkedList.display();
        System.out.println(myLinkedList.size());
        myLinkedList.addIndex(3,99);
        myLinkedList.display();
    }

2.7 查找关键字

对链表进行遍历，然后将关键字key和链表数值进行比较，如果存在key关键字则返回true；反之则返回false；

方法具体实现的代码如下：

 @Override
    public boolean contains(int key) {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            if (cur.value == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    } 
public static void main(String[] args) {
        MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
        myLinkedList.addFirst(1);
        myLinkedList.addFirst(0);
        myLinkedList.addLast(7);
        myLinkedList.addLast(8);
        myLinkedList.addIndex(3,99);
        myLinkedList.display();
        System.out.println(myLinkedList.contains(1));
    }

测试代码和执行结果如下：

2.8删除第一个关键字为key的节点

思路：

1、链表为空链表，不用操作；
2、删除数据在第一个：首先让cur节点移动到第二个节点，其次判断新的链表是否只有一个节点

2.1 如果只剩下cur这个节点，则让head指向null，让last指向null

2.2让cur这个节点的prev指向null，其他的不变

3、没有你要删除的数据，不用操作
4、有你要删除的数据且不是第一个（cur节点是要删除的节点）

4.1 删除数据最后一个：让last节点往前移一个单位

4.2删除的数据不是最后一个：首先让cur的前一个节点的next域直接存cur下一个节点的地址，其次让cur下一个节点的prev域存放cur前一个节点的地址

代码如下：

    @Override
    public void remove(int key) {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            if (cur.value == key){
                if(cur == head) {
                    //整个链表的头结点为要删除的节点
                    head = head.next;//head == null
                    if(head == null) {
                        last = null;
                    }else {
                        head.prev = null;
                    }
                }else {
                    //链表的其他节点是要删除的
                    cur.prev.next = cur.next;
                    if(cur.next == null) {
                        //要删除的是最后一个节点
                        last = last.prev;
                    }else {
                        cur.next.prev = cur.prev;
                    }
                }
                return;
            }else {
                cur =cur.next;
            }
        }
    }

2.9删除所有值为key的节点

与删除第一次出现关键字为key的节点几乎是一模一样的；我们只需要遍历完整个链表，将return删掉就好。

代码如下：

 @Override
    public void removeAllKey(int key) {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            if (cur.value == key){
                if(cur == head) {
                    //整个链表的头结点为要删除的节点
                    head = head.next;//head == null
                    if(head == null) {
                        last = null;
                    }else {
                        head.prev = null;
                    }
                }else {
                    //链表的其他节点是要删除的
                    cur.prev.next = cur.next;
                    if(cur.next == null) {
                        //要删除的是最后一个节点
                        last = last.prev;
                    }else {
                        cur.next.prev = cur.prev;
                    }
                }
            }
                cur =cur.next;
        }
    }

2.10清空链表

1、只需要遍历整个链表，将每个节点的前驱与后继节点都置为null就好

    public void clear(){
        ListNode cur = head;
        while(cur != null) {
            cur.prev  = null;
            cur = cur.next;
            cur.prev.next = null;
        }
    }

2、将链表的首节点和为节点指向null即可；

 public void clear() {
        head = null;
        last = null;
    }

ps：本次内容就到这里了，如果你喜欢的话就请一键三连！！！