資料結構與算法系列五（雙向連結串列）
阿新 • • 發佈：2020-02-27
1.引子
1.1.為什麼要學習資料結構與演算法？
有人說，資料結構與演算法，計算機網路，與作業系統都一樣，脫離日常開發，除了面試這輩子可能都用不到呀！
有人說，我是做業務開發的，只要熟練API，熟練框架，熟練各種中介軟體，寫的程式碼不也能“飛”起來嗎？
於是問題來了：為什麼還要學習資料結構與演算法呢？
#理由一：
面試的時候，千萬不要被資料結構與演算法拖了後腿
#理由二：
你真的願意做一輩子CRUD Boy嗎
#理由三：
不想寫出開源框架，中介軟體的工程師，不是好廚子
1.2.如何系統化學習資料結構與演算法？
我想好了，還是需要學習資料結構與演算法。但是我有兩個困惑：
1.如何著手學習呢？
2.有哪些內容要學習呢？
學習方法推薦：
#學習方法 1.從基礎開始，系統化學習 2.多動手，每一種資料結構與演算法，都自己用程式碼實現出來 3.思路更重要：理解實現思想，不要背程式碼 4.與日常開發結合，對應應用場景
學習內容推薦：
資料結構與演算法內容比較多，我們本著實用原則，學習經典的、常用的資料結構、與常用演算法
#學習內容：
1.資料結構的定義
2.演算法的定義
3.複雜度分析
4.常用資料結構
陣列、連結串列、棧、佇列
散列表、二叉樹、堆
跳錶、圖
5.常用演算法
遞迴、排序、二分查詢
搜尋、雜湊、貪心、分治
動態規劃、字串匹配2.考考你
在上一篇【資料結構與算法系列四(單鏈表)】中，詳細給連結串列下了定義，並且比較了連結串列與陣列。你還記得什麼是連結串列嗎？連結串列就是通過指標，將一組零散的記憶體串聯起來使用，每一個零散的記憶體塊，我們稱為節點。實際開發常用的連結串列有：單鏈表、雙向連結串列、迴圈連結串列。
這一篇我們看一下雙向連結串列的實現。
#考考你： 1.你知道什麼是雙向連結串列嗎？ 2.你知道HashMap的實現原理嗎（底層用了哪些資料結構）？
雙向連結串列：
3.案例
3.1.節點封裝
簡述：
單鏈表實現，每個節點Node只需要封裝資料： e，與指向下一個節點的後繼指標：next。在雙向連結串列中，還需要增加指向前一個節點的前驅指標：prev。
/**
* 節點：Node<E>
*/
class Node<E> {
protected E e;
protected Node<E> prev;
protected Node<E> next;
public E getE() {
return e;
}
public void setE(E e) {
this.e = e;
}
public Node<E> getPrev() {
return prev;
}
public void setPrev(Node<E> prev) {
this.prev = prev;
}
public Node<E> getNext() {
return next;
}
public void setNext(Node<E> next) {
this.next = next;
}
}
3.2.完整程式碼
簡述：
實現連結串列小技巧，增加一個空頭節點，簡化連結串列程式碼實現複雜度。這樣有空頭節點的連結串列實現，稱為：帶頭節點連結串列
package com.anan.struct.linetable;
/**
* 雙向連結串列實現思路：
* 1.空閒一個頭節點，即頭節點不儲存資料
* 2.這樣有利於簡化連結串列的實現
*/
public class DoubleLinkedList<E> {
// 連結串列大小
private int size;
public int getSize() {
return size;
}
// 頭節點
private Node<E> head;
// 尾節點
private Node<E> tail;
public DoubleLinkedList(){
head = new Node<E>();
tail = head;
size ++;
}
/**
* 新增元素到連結串列結尾
*/
public boolean add(E e){
// 建立節點
Node<E> node = new Node<E>();
node.setE(e);
node.setPrev(tail);
tail.next = node;
tail = node;
size ++;
return true;
}
/**
* 在指定位置插入連結串列元素
*/
public boolean insertPos(int pos,E e){
// 獲取位置節點
Node<E> posNode = get(pos);
if(posNode == null){
return false;
}
// 建立新節點
Node<E> newNode = new Node<E>();
newNode.setE(e);
newNode.setPrev(posNode.prev);
newNode.setNext(posNode);
posNode.prev.setNext(newNode);
posNode.setPrev(newNode);
size ++;
return true;
}
/**
* 刪除連結串列結尾元素
*/
public boolean remove(){
tail = tail.prev;
tail.next = null;
size --;
return false;
}
/**
* 在指定位置刪除連結串列元素
*/
public boolean delPos(int pos){
// 獲取指定位置節點
Node<E> node = get(pos);
if(node == null){
return false;
}
// 刪除
node.prev.setNext(node.next);
node.next.setPrev(node.prev);
size --;
return true;
}
/**
* 獲取節點
*/
public Node<E> get(int pos){
// 判斷位置有效性
if(pos < 1 || pos > size){
return null;
}
Node<E> node = head;
for(int i = 1; i <= pos; i++){
node = node.next;
}
return node;
}
/**
* 獲取節點資料
*/
public E getValue(int pos){
// 獲取節點
Node<E> node = get(pos);
if(node == null){
return null;
}else{
return node.e;
}
}
/**
* 節點：Node<E>
*/
class Node<E> {
protected E e;
protected Node<E> prev;
protected Node<E> next;
public E getE() {
return e;
}
public void setE(E e) {
this.e = e;
}
public Node<E> getPrev() {
return prev;
}
public void setPrev(Node<E> prev) {
this.prev = prev;
}
public Node<E> getNext() {
return next;
}
public void setNext(Node<E> next) {
this.next = next;
}
}
}
3.3.測試程式碼
package com.anan.struct.linetable;
/**
* 測試雙向連結串列
*/
public class DoubleLinkedListTest {
public static void main(String[] args) {
// 建立連結串列
DoubleLinkedList<Integer> list = new DoubleLinkedList<Integer>();
// 新增元素
int size = 5;
for (int i = 0; i < size; i++) {
list.add(i);
}
// 1.初始化連結串列，列印連結串列元素
System.out.println("1.初始化連結串列，列印連結串列元素-----------------------------------------");
list(list);
// 2.指定位置插入元素
System.out.println("2.指定位置插入元素-----------------------------------------");
list.insertPos(1,666);
list(list);
// 3.刪除連結串列結尾元素
System.out.println("3.刪除連結串列結尾元素-----------------------------------------");
list.remove();
list(list);
// 刪除指定位置元素
System.out.println("5.刪除指定位置元素-----------------------------------------");
list.delPos(3);
list(list);
}
public static void list(DoubleLinkedList<Integer> list){
System.out.println("當前連結串列大小，size：" + list.getSize());
for (int i = 1; i < list.getSize(); i++) {
System.out.println(list.getValue(i));
}
}
}
測試結果：
1.初始化連結串列，列印連結串列元素----------------------------------------- 當前連結串列大小，size：6 0 1 2 3 4 2.指定位置插入元素----------------------------------------- 當前連結串列大小，size：7 666 0 1 2 3 4 3.刪除連結串列結尾元素----------------------------------------- 當前連結串列大小，size：6 666 0 1 2 3 5.刪除指定位置元素----------------------------------------- 當前連結串列大小，size：5 666 0 2 3 Process finished with exit code 0
4.討論分享
#考考你答案： 1.你知道什麼是雙向連結串列嗎？ 1.1.雙向連結串列在單鏈表的基礎上，增加了前驅指標 1.2.有了前驅指標，便於連結串列從後往前遍歷查詢 1.3.雙向連結串列，與單鏈表對比，參考下圖： 2.你知道HashMap的實現原理嗎（底層用了哪些資料結構）？ 2.1.HashMap是key、value對的對映表 2.2.它的底層基礎資料結構是：陣列 2.3.利用陣列支援下標隨機訪問特性，實現快速訪問，時間複雜度：O(1) 2.4.通過雜湊函式hash(key)，計算原始key，與陣列下標（雜湊值）的對應關係 2.5.不同的key，經過hash(key)，雜湊值有可能相同 2.6.雜湊值相同的情況，稱為：雜湊衝突 2.7.發生雜湊衝突的時候，通過連結串列，或者紅黑樹解決雜湊衝突 2.8.在HashMap中，同時應用了：陣列、連結串列
單鏈表與雙向連結串列：
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