408考研-数据结构算法-双链表

news2024/11/24 9:14:53

双向链表的存储方式

双向链表跟链表差不多，只是它每个结点都含有两个链——一个指向下一结点，另一个指向前一结点。此外，它还能直接访问第一个和最后一个结点。

单链表只能向后操作，不可以向前操作。为了向前、向后操作方便，可以给每个元素附加两个指针域，一个存储前一个元素的地址，另一个存储下一个元素的地址。这种链表称为双向链表，如图

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
从图中可以看出，双向链表每个节点包含3个域：数据域和两个指针域。两个指针域分别存储前后两个元素节点的地址，即前驱和后继，因此指针指向的类型也是节点类型。

Node{
 int data;
 Node next;
 Node prev;
}

双向链表的基本操作

下面以带头节点的双向链表为例，讲解双向链表的初始化、创建、取值、查找、插入、删除操作。

1．初始化

双向链表初始化是指构建一个空表。先创建一个头节点，不存储数据，然后令其前后两个指针域均为空，如图

在这里插入图片描述
2．创建

创建双向链表也可以用头插法和尾插法。头插法创建的链表和输入顺序正好相反，称为逆序建表；尾插法创建的链表和输入顺序一致，称为正序建表。

头插法建双向链表的过程如下。

1）初始状态是指初始化后的空表，只有一个头节点，前后两个指针域均为空，如图

在这里插入图片描述
2）输入数据元素1，创建新节点，把元素1放入新节点数据域，如图

在这里插入图片描述
3）头插操作，插入头节点的后面，如图

在这里插入图片描述
4）输入数据元素2，创建新节点，把元素2放入新节点数据域，如图

在这里插入图片描述
5）头插操作，插入头节点的后面，如图
在这里插入图片描述
赋值解释

① s->next=L->next：将L节点后面的节点（后继）地址赋值给s节点的指针域，即s节点的next指针指向L的后继节点。

② L->next->prior=s：将s节点的地址赋值给L的后继节点的prior指针域，即L的后继节点的prior指针指向s节点。

③ s->prior=L：将L节点的地址赋值给s节点的prior指针域，即s节点的prior指针指向L节点。

④ L->next=s：将s节点的地址赋值给L节点的指针域，即L节点的next指针指向s节点。

注意：赋值语句的右侧是一个地址，左侧是一个节点的指针域。

修改指针顺序的原则：先修改没有指针标记的那一端

在这里插入图片描述
如果要插入节点的两端都有标记，例如再定义一个指针q指向第1个节点，那么先修改哪个指针都无所谓。实际上，只需要将④语句放在最后修改即可，①②③语句顺序无要求。

拉直链表之后，如图

在这里插入图片描述
6）继续依次输入数据元素3、4、5，头插法创建的双向链表如图
在这里插入图片描述
尾插法建双向链表和尾插法建单链表类似，需要有一个尾指针

/**

 * 双向链表节点类
 */
public class Node {
    int data; //数据节点
    Node prev; //前一个节点
    Node next; //后一个节点

    public Node(int data){
        this.data = data;
        prev = null;
        next = null;
    }
}

public class DoublyLinkedList {


    //链表的头结点
    Node head;

    //添加节点到链表的尾部
    public void add(int data){
        Node newNode = new Node(data);
        //如果链表为空，泽新节点为头结点
        if(head == null){
            head = newNode;
        }else{
            //要找到链表的尾部
            Node current = head;
            while (current.next != null){
                current = current.next;
            }
            //将新节点的前驱指向当前尾部节点
            newNode.prev = current;
            //将当前尾部节点的后继指向新节点，完成了节点的添加操作
            current.next = newNode;
        }
    }
    //打印链表的方法
    public void print(){
        Node current = head;
        while (current != null){
            System.out.println(current.data + " ");
            current = current.next;
        }
    }
}    

public class DoublyLinkedListTest {
    public static void main(String[] args) {
        DoublyLinkedList list = new DoublyLinkedList();

        //添加节点
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);

        list.print();
   }
}

3．取值和查找

双向链表的取值、查找和单链表的一样

public class DoublyLinkedList {


    //链表的头结点
    Node head;

    //添加节点到链表的尾部
    public void add(int data){
        Node newNode = new Node(data);
        //如果链表为空，泽新节点为头结点
        if(head == null){
            head = newNode;
        }else{
            //要找到链表的尾部
            Node current = head;
            while (current.next != null){
                current = current.next;
            }
            //将新节点的前驱指向当前尾部节点
            newNode.prev = current;
            //将当前尾部节点的后继指向新节点，完成了节点的添加操作
            current.next = newNode;
        }
    }
    //打印链表的方法
    public void print(){
        Node current = head;
        while (current != null){
            System.out.println(current.data + " ");
            current = current.next;
        }
    }


	//在链表中查找节点
	    public Node find(int data){
	        //从链表的头结点开始查找
	        Node current = head;
	        while (current != null){
	            //如果找到了节点数据与目标数据匹配，则返回该节点
	            if(current.data == data){
	                return current;
	            }
	            current = current.next; //否则，继续查找下一个节点
	        }
	        return null;
	    }
	}    


public class DoublyLinkedListTest {
    public static void main(String[] args) {
        DoublyLinkedList list = new DoublyLinkedList();

        //添加节点
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);

//        list.print();

//        //查找节点
        Node foundNode = list.find(5);
        if(foundNode != null){
            System.out.println("找到了节点: "+ foundNode.data);
        }else{
            System.out.println("未找到节点");
        }
}

4．指定位置插入

单链表只有一个指针域，是向后操作的，不可以向前处理，因此单链表如果在第i个节点之前插入一个元素，就必须先找到第i-1个节点。在第i个节点之前插入一个元素相当于把新节点放在第i-1个节点之后。而双向链表不需要，因为有两个指针，可以向前后两个方向操作，直接找到第i个节点，就可以把新节点插入第i个节点之前。注意：这里假设第i个节点是存在的，如果第i个节点不存在，而第i-1个节点存在，还是需要找到第i-1个节点，将新节点插入第i-1个节点之后，如图

在这里插入图片描述
赋值解释

① p->prior->next=s:s节点的地址赋值给p的前驱节点的next指针域，即p的前驱的next指针指向s。

② s->prior=p->prior:p的前驱的地址赋值给s节点的prior指针域，即s节点的prior指针指向p的前驱。

③ s->next=p:p节点的地址赋值给s节点的next指针域，即s节点的next指针指向p节点。

④ p->prior=s:s节点的地址赋值给p节点的prior指针域，即p节点的prior指针指向s节点。

因为p的前驱无标记，一旦修改了p节点的prior指针，p的前驱就找不到了，因此，最后修改这个指针。实际上，只需要将④语句放在最后修改即可，①②③语句顺序无要求。

修改指针顺序的原则：先修改没有指针标记的那一端。

package com.maweiqi.DoublyLindked;

/**
 * 双向链表类
 */
public class DoublyLinkedList {


    //链表的头结点
    Node head;

    //添加节点到链表的尾部
    public void add(int data){
        Node newNode = new Node(data);
        //如果链表为空，泽新节点为头结点
        if(head == null){
            head = newNode;
        }else{
            //要找到链表的尾部
            Node current = head;
            while (current.next != null){
                current = current.next;
            }
            //将新节点的前驱指向当前尾部节点
            newNode.prev = current;
            //将当前尾部节点的后继指向新节点，完成了节点的添加操作
            current.next = newNode;
        }
    }


    //在制定节点后面插入新节点
    public void insertAfter(Node node , int data){
        if(node == null){
            System.out.println("指定节点为空，插入失败");
            return;
        }

        //创建新节点
        Node newNode = new Node(data);
        //将新节点的前驱指向指定节点
        newNode.prev = node;
        //将新节点的后继指向指定节点的后继
        newNode.next = node.next;
        //如果指定节点有后继，则将后继节点的前驱指向新节点
        if(node.next != null){
            node.next.prev = newNode;
        }
        //将指定节点的后继指向新节点，完成插入操作
        node.next = newNode;
    }

    //在链表中查找节点
    public Node find(int data){
        //从链表的头结点开始查找
        Node current = head;
        while (current != null){
            //如果找到了节点数据与目标数据匹配，则返回该节点
            if(current.data == data){
                return current;
            }
            current = current.next; //否则，继续查找下一个节点
        }
        return null;
    }

  

    //打印链表的方法
    public void print(){
        Node current = head;
        while (current != null){
            System.out.println(current.data + " ");
            current = current.next;
        }
    }


}


package com.maweiqi.DoublyLindked;

/**

 */
public class DoublyLinkedListTest {
    public static void main(String[] args) {
        DoublyLinkedList list = new DoublyLinkedList();

        //添加节点
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);

//        list.print();

//        //查找节点
        Node foundNode = list.find(5);
        if(foundNode != null){
            System.out.println("找到了节点: "+ foundNode.data);
        }else{
            System.out.println("未找到节点");
        }
//
//        //在指定节点后插入新节点
        list.insertAfter(foundNode,5);
        System.out.println("插入节点后的链表为:");
        list.print();

    }
}

5．删除

删除一个节点，实际上是把这个节点跳过去。在单向链表中，必须先找到第i-1个节点，才能把第i个节点跳过去。双向链表不必如此，只要直接找到第i个节点，然后修改指针即可，如图

在这里插入图片描述
p->prior->next=p->next：将p的后继节点的地址赋值给p的前驱节点的next指针域。即p的前驱节点的next指针指向p的后继节点。

注意：等号的右侧是节点的地址，等号的左侧是节点的指针域。

p->next->prior =p->prior：将p的前驱节点的地址赋值给p的后继节点的prior指针域，即p的后继节点的prior指针指向p的前驱节点。此项修改的前提是p的后继节点存在，如果不存在，则不需要此项修改。

这样就把p节点跳过去了，然后用delete p释放被删除节点的空间。删除节点修改指针没有顺序，先修改哪个都可以。

package com.maweiqi.DoublyLindked;

/**
 * 双向链表类
 */
public class DoublyLinkedList {


    //链表的头结点
    Node head;

    //添加节点到链表的尾部
    public void add(int data){
        Node newNode = new Node(data);
        //如果链表为空，泽新节点为头结点
        if(head == null){
            head = newNode;
        }else{
            //要找到链表的尾部
            Node current = head;
            while (current.next != null){
                current = current.next;
            }
            //将新节点的前驱指向当前尾部节点
            newNode.prev = current;
            //将当前尾部节点的后继指向新节点，完成了节点的添加操作
            current.next = newNode;
        }
    }


    //在制定节点后面插入新节点
    public void insertAfter(Node node , int data){
        if(node == null){
            System.out.println("指定节点为空，插入失败");
            return;
        }

        //创建新节点
        Node newNode = new Node(data);
        //将新节点的前驱指向指定节点
        newNode.prev = node;
        //将新节点的后继指向指定节点的后继
        newNode.next = node.next;
        //如果指定节点有后继，则将后继节点的前驱指向新节点
        if(node.next != null){
            node.next.prev = newNode;
        }
        //将指定节点的后继指向新节点，完成插入操作
        node.next = newNode;
    }

    //在链表中查找节点
    public Node find(int data){
        //从链表的头结点开始查找
        Node current = head;
        while (current != null){
            //如果找到了节点数据与目标数据匹配，则返回该节点
            if(current.data == data){
                return current;
            }
            current = current.next; //否则，继续查找下一个节点
        }
        return null;
    }

    //从链表中删除节点
    public void delete(int data){
        //从链表的头结点开始查找
        Node current = head;
        while (current != null){
            //如果我们找到删除的节点
            if(current.data == data){
                //如果是非头节点
                if(current.prev != null){
                    //将要删除的节点的前驱的后继指向要删除节点的后继
                    current.prev.next = current.next;
                }else{
                    //如果是头节点,则更新头结点为要删除节点的后继
                    head = current.next;
                }
                if(current.next != null){
                    //将要删除节点的后继的前驱指向要删除节点的前驱
                    current.next.prev = current.prev;
                }
                return;
            }
            current = current.next; //每次循环寻找下一个元素
        }
    }

    //打印链表的方法
    public void print(){
        Node current = head;
        while (current != null){
            System.out.println(current.data + " ");
            current = current.next;
        }
    }


}


package com.maweiqi.DoublyLindked;

/**

 */
public class DoublyLinkedListTest {
    public static void main(String[] args) {
        DoublyLinkedList list = new DoublyLinkedList();

        //添加节点
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);

//        list.print();

//        //查找节点
//        Node foundNode = list.find(5);
//        if(foundNode != null){
//            System.out.println("找到了节点: "+ foundNode.data);
//        }else{
//            System.out.println("未找到节点");
//        }
//
//        //在指定节点后插入新节点
//        list.insertAfter(foundNode,5);
//        System.out.println("插入节点后的链表为:");
//        list.print();
//
//        //删除节点
        list.delete(2);
        System.out.println("删除节点后的链表");
        list.print();
    }
}

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作者简介&#xff1a; 辭七七&#xff0c;目前大一&#xff0c;正在学习C/C&#xff0c;Java&#xff0c;Python等 作者主页&#xff1a; 七七的个人主页 文章收录专栏&#xff1a; 七七的闲谈 欢迎大家点赞 &#x1f44d; 收藏 ⭐ 加关注哦&#xff01;&#x1f496;&#x1f…
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