看得見的資料結構Android版之單鏈表的實現
摘要：
1.前面用 陣列 實現了 表結構 ,也分析了陣列表的侷限性(頭部修改困難)
2.今天來講另一種資料結構： 單鏈表 ，它是一種最簡單的動態資料結構
3.連結串列有點像火車，一節拴著一節,想要在某節後加一節，開啟連線處，再拴上就行了
4.本例操作演示原始碼： 希望你可以和我在...
1.前面用 陣列 實現了 表結構 ,也分析了陣列表的侷限性(頭部修改困難)
2.今天來講另一種資料結構： 單鏈表 ，它是一種最簡單的動態資料結構
3.連結串列有點像火車，一節拴著一節,想要在某節後加一節，開啟連線處，再拴上就行了
4.本例操作演示原始碼： Android" rel="nofollow,noindex">希望你可以和我在Github一同見證：DS4Android的誕生與成長，歡迎star
1.留圖鎮樓：單鏈表的最終實現的操作效果:
2.對於單鏈表簡介：
單鏈表是對節點(Node)的操作，而節點(Node)又承載資料(T) 總的來看，單鏈表通過操作節點(Node)從而操作資料(T)，就像車廂運送獲取，車廂只是載體，貨物是我們最關注 Node只不過是一個輔助工具，並不會暴露在外。它與資料相對應，又使資料按鏈式排布， 操縱節點也就等於操縱資料，就像提線木偶，並不是直接操作木偶的各個肢體本身(資料T)。 為了統一節點的操作，通常在連結串列最前面新增一個虛擬頭結點(避免對頭部單獨判斷) 複製程式碼
注意：單鏈表的實際使用場景並不多，因為有比他更厲害的雙鏈表
在某些特定場景，比如只是頻繁對頭結點進行操作，單鏈表最佳，
單鏈表的講解為雙鏈表做鋪墊，直接講雙鏈表肯跨度有點大。作為資料結構之一，還是要不要了解一下。
3.單鏈表的實現：本文要務
一、單鏈表結構的實現：SingleLinkedChart
1.表的介面定義在陣列表篇，這裡就不貼了
這裡給出實現介面後的SingleLinkedChart以及簡單方法的實現
/** * 作者：張風捷特烈<br/> * 時間：2018/11/22 0022:15:36<br/> * 郵箱：[email protected]<br/> * 說明：單鏈表實現表結構 */ public class SingleLinkedChart<T> implements IChart<T> { private Node headNode;//虛擬頭結點 private int size;//元素個數 public SingleLinkedChart() { headNode = new Node(null, null); size = 0; } @Override public void add(int index, T el) { } @Override//預設新增到頭部 public void add(T el) { add(0, el); } @Override//預設刪除頭部 public T remove(int index) { return null; } @Override public T remove() { return remove(0); } @Override public int removeEl(T el) { return 0; } @Override public boolean removeEls(T el) { return false; } @Override public void clear() { headNode = new Node(null, null); size = 0; } @Override public T set(int index, T el) { return null; } @Override public T get(int index) { return null; } @Override public int[] getIndex(T el) { return null; } @Override public boolean contains(T el) { return getIndex(el).length != 0; } @Override public IChart<T> contact(IChart<T> iChart) { return null; } @Override public IChart<T> contact(int index, IChart<T> iChart) { return null; } @Override public boolean isEmpty() { return size == 0; } @Override public int size() { return size; } @Override public int capacity() { return size; } 複製程式碼
2.單鏈節點類(Node)的設計：
SingleLinkedChart相當於一列火車，暫且按下，先把車廂的關係弄好，最後再拼接列車會非常方便
這裡將Node作為SingleLinkedChart的一個私有內部類，是為了隱藏Node，並能使用SingleLinkedChart的資源
就像心臟在身體內部，外面人看不見，但它卻至關重要，並且還能獲取體內的資訊與資源
一節車廂，最少要知道里面的 貨物(node.T) 是什麼,它的 下一節車廂(node.next) 是哪個
/**
* 內部私有節點類
*/
private class Node {
/**
* 節點資料元素
*/
private T el;
/**
* 下一節點的引用
*/
private Node next;
private Node(Node next, T el) {
this.el = el;
this.next = next;
}
}
複製程式碼
二、節點(Node)的底層操作(CRUD)----連結串列的心臟
1.查詢車廂：
比如你的可視區域就是一節車廂的長度，一開始只能看見火車頭
從火車頭開始，你需要一節一節往下找，也就相當於，列車每次開一節，到你想要的位置，就停下來
這是你就能檢視車廂的貨物(get到節點資料)，如何用程式碼來模擬呢?
/**
* 根據索引尋找節點
*
* @param index 索引
* @return 節點
*/
private Node getNode(int index) {
//宣告目標節點
Node targetNode = headNode;
for (int i = 0; i < index; i++) {//火車運動驅動源
//一節一節走，直到index
targetNode = targetNode.next;
}
return targetNode;
}
複製程式碼
可以檢測一下： index=0 時， targetNode = targetNode.next 執行1次，也就獲得了T0車廂
index=1 時， targetNode = targetNode.next 執行2次，也就獲得了T1車廂...
2.定點插入
還是想下火車頭：想在2號車廂(target)和1號車廂之間插入一節T4車廂怎麼辦?
第一步：找到2號車廂的前一節車廂--1號廂(target-1)
第二步：將1號廂(target-1)的鏈子(next)栓到T4車廂上，再把T4的鏈子栓到2號車廂(target)
/**
* 在指定連結串列前新增節點
*
* @param index 索引
* @param el資料
*/
private void addNode(int index, T el) {
Node preTarget = getNode(index - 1);//獲取前一節車廂
//新建節點,同時下一節點指向target的下一節點--
//這裡有點繞,分析一下:例子：2號車廂和1號車廂之間插入一節T4車廂
//preTarget：1號車廂preTarget.next：2號車廂
//T4車廂:new Node(preTarget.next, el)---建立時就把鏈子拴在了：preTarget.next：2號車廂
Node tNode = new Node(preTarget.next, el);
//preTarget的next指向tNode--- 1號車廂栓到T4車廂
preTarget.next = tNode;
size++;
}
複製程式碼
3.定點修改
你要把車廂的貨物換一下，這還不簡單，找到車廂，換唄
/**
* 修改節點
* @param index 節點位置
* @param el 資料
* @return 修改後的節點
*/
private Node<T> setNode(int index, T el) {
Node<T> node = getNode(index);
node.el = el;
return node;
}
複製程式碼
4.定點移除
要把T1車廂移除：T0和T2手拉手，好朋友，T1被孤立了，把自己的鏈子拿掉，傷心地走開...
/**
* 移除指定索引的節點
*
* @param index 索引
* @return 刪除的元素
*/
private T removeNode(int index) {
Node preTarget = getNode(index - 1);//獲取前一節車廂
Node target = preTarget.next;//目標車廂
//前一節車廂的next指向目標車廂下一節點
preTarget.next = target.next;//T0和T2手拉手
target.next = null;//T1把自己的鏈子拿掉,傷心地走開...
size--;
return target.el;
}
複製程式碼
三、節點(Node)的操作完成了，下面拼火車吧(SingleLinkedChart)
感覺真正的連結串列就是一個包裝殼，暴漏了操作介面給外界，內部勞苦功高的還是Node
這種封裝在程式設計裡非常常見，有些聞名遐邇的類中有很多都是默默無聞的大佬
1、定點新增操作--add
可見在選中點的前面新增一個節點
處於單鏈表的特點：頭部新增容易，尾部新增要查詢一遍，所以預設是新增在頭部
@Override
public void add(int index, T el) {
// index可以取到size，在連結串列末尾空位置新增元素。
if (index < 0 || index > size) {
throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index");
}
addNode(index + 1, el);
//為了介面規範,計數從0開始,而連結串列沒有索引概念，只是第幾個,T0被認為是第一節車廂。
//比如選中點2---說明是目標是第3節車廂，所以index + 1 =2+1
}
複製程式碼
2.定點移除操作--remove
處於單鏈表的特點：頭部刪除容易，尾部刪除要查詢一遍，所以預設是刪除在頭部
@Override
public T remove(int index) {
if (index < 0 || index > size) {
throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Illegal index");
}
return removeNode(index + 1);//同理
}
複製程式碼
3.獲取和修改--get和set
@Override
public T set(int index, T el) {
if (index < 0 || index > size) {
throw new IllegalArgumentException("Set failed. Illegal index");
}
return setNode(index + 1, el).el;
}
@Override
public T get(int index) {
if (index < 0 || index > size) {
throw new IllegalArgumentException("Get failed. Illegal index");
}
return getNode(index + 1).el;
}
複製程式碼
四、其他操作
1.是否包含某元素：
@Override
public boolean contains(T el) {
Node target = headNode;
while (target.next != null) {
if (el.equals(target.next)) {
return true;
}
}
return false;
}
複製程式碼
2.根據指定元素獲取匹配索引
@Override
public int[] getIndex(T el) {
int[] tempArray = new int[size];//臨時陣列
int index = 0;//重複個數
int count = 0;
Node node = headNode.next;
while (node != null) {
if (el.equals(node.el)) {
tempArray[index] = -1;
count++;
}
index++;
node = node.next;
}
int[] indexArray = new int[count];//將臨時陣列壓縮
int indexCount = 0;
for (int i = 0; i < tempArray.length; i++) {
if (tempArray[i] == -1) {
indexArray[indexCount] = i;
indexCount++;
}
}
return indexArray;
}
複製程式碼
3.按元素移除：(找到，再刪除...)
@Override
public int removeEl(T el) {
int[] indexes = getIndex(el);
int index = -1;
if (indexes.length > 0) {
index = indexes[0];
remove(indexes[0]);
}
return index;
}
@Override
public boolean removeEls(T el) {
int[] indexArray = getIndex(el);
if (indexArray.length != 0) {
for (int i = 0; i < indexArray.length; i++) {
remove(indexArray[i] - i); // 注意-i
}
return true;
}
return false;
}
複製程式碼
4.定點連線兩個單鏈表
///////////////只是實現一下，getHeadNode和getLastNode破壞了Node的封裝性，不太好/////////////
@Override
public IChart<T> contact(IChart<T> iChart) {
return contact(0, iChart);
}
@Override
public IChart<T> contact(int index, IChart<T> iChart) {
if (!(iChart instanceof SingleLinkedChart)) {
return null;
}
if (index < 0 || index > size) {
throw new IllegalArgumentException("Contact failed. Illegal index");
}
SingleLinkedChart<T> linked = (SingleLinkedChart<T>) iChart;
Node firstNode = linked.getHeadNode().next;//接入連結串列 頭結點
Node lastNode = linked.getLastNode();//接入連結串列 尾結點
Node target = getNode(index + 1);//獲取目標節點
Node targetNext = target.next;//獲取目標節點的下一節點
target.next = firstNode;//獲取目標節點的next連到 接入連結串列 頭結點
lastNode.next = targetNext; //待接入連結串列 尾結點連到 目標節點的下一節點
return this;
}
public Node getHeadNode() {
return headNode;
}
public Node getLastNode() {
return getNode(size);
}
///////////////////////////////////////////////////////////////
複製程式碼
五、單鏈表小結：
1.簡單測試
| 方法\數量 | 1000 | 10000 | 10W | 100W | 1000W |
|---|---|---|---|---|---|
| add首 | 0.0002秒 | 0.0009秒 | 0.0036秒 | 0.5039秒 | 3.1596秒 |
| add尾 | 0.0029秒 | 0.1096秒 | 9.1836秒 | ---- | ---- |
| remove首 | 0.0001秒 | 0.0016秒 | 0.0026秒 | 0.0299秒 | 0.1993秒 |
| remove尾 | 0.0012秒 | 0.1009秒 | 8.9750秒 | ---- | ---- |
2.優劣分析
優點：動態建立，節省空間 頭部新增容易 缺點：空間上不連續，造成空間碎片化 查詢困難，只能從頭開始一個一個找 使用場景：完全可用雙鏈表替代，只對前面元素頻繁增刪，單鏈表優勢最高。 複製程式碼
3.最後把檢視一起說了吧
介面都是相同的，底層實現更換了，並不會影響檢視層，只是把檢視層的單體繪製更改一下就行了。
詳細的繪製方案見這裡
/** * 繪製表結構 * * @param canvas */ private void dataView(Canvas canvas) { mPaint.setColor(Color.BLUE); mPaint.setStyle(Paint.Style.FILL); mPath.reset(); for (int i = 0; i < mArrayBoxes.size(); i++) { SingleNode box = mArrayBoxes.get(i); mPaint.setColor(box.color); canvas.drawRoundRect( box.x, box.y, box.x + Cons.BOX_WIDTH, box.y + Cons.BOX_HEIGHT, BOX_RADIUS, BOX_RADIUS, mPaint); mPath.moveTo(box.x, box.y); mPath.rCubicTo(Cons.BOX_WIDTH / 2, Cons.BOX_HEIGHT / 2, Cons.BOX_WIDTH / 2, Cons.BOX_HEIGHT / 2, Cons.BOX_WIDTH, 0); if (i < mArrayBoxes.size() - 1) { SingleNode box_next = mArrayBoxes.get(i + 1); if (i % 6 == 6 - 1) {//邊界情況 mPath.rLineTo(0, Cons.BOX_HEIGHT); mPath.rLineTo(-Cons.BOX_WIDTH / 2, 0); mPath.lineTo(box_next.x + Cons.BOX_WIDTH / 2f, box_next.y); mPath.rLineTo(Cons.ARROW_DX, -Cons.ARROW_DX); } else { mPath.rLineTo(0, Cons.BOX_HEIGHT / 2f); mPath.lineTo(box_next.x, box_next.y + Cons.BOX_HEIGHT / 2f); mPath.rLineTo(-Cons.ARROW_DX, -Cons.ARROW_DX); } } canvas.drawPath(mPath, mPathPaint); canvas.drawText(box.index + "", box.x + Cons.BOX_WIDTH / 2, box.y + 3 * OFFSET_OF_TXT_Y, mTxtPaint); canvas.drawText(box.data + "", box.x + Cons.BOX_WIDTH / 2, box.y + Cons.BOX_HEIGHT / 2 + 3 * OFFSET_OF_TXT_Y, mTxtPaint); } } 複製程式碼
本系列後續更新連結合集：(動態更新)
看得見的資料結構Android版之表的陣列實現(資料結構篇)
看得見的資料結構Android版之雙鏈表篇(待完成)
看得見的資料結構Android版之棧（待完成)
看得見的資料結構Android版之佇列（待完成)
看得見的資料結構Android版之二叉樹篇(待完成)
看得見的資料結構Android版之二分搜尋樹篇(待完成)
看得見的資料結構Android版之AVL樹篇(待完成)
看得見的資料結構Android版之紅黑樹篇(待完成)
更多資料結構---以後再說吧
後記：捷文規範
1.本文成長記錄及勘誤表
| 專案原始碼 | 日期 | 備註 |
|---|---|---|
| V0.1--github | 2018-11-23 | 看得見的資料結構Android版之單鏈表的實現 |
2.更多關於我
| 筆名 | 微信 | 愛好 | |
|---|---|---|---|
| 張風捷特烈 | 1981462002 | zdl1994328 | 語言 |
| 我的github | 我的簡書 | 我的掘金 | 個人網站 |
3.宣告
1----本文由張風捷特烈原創,轉載請註明
2----歡迎廣大程式設計愛好者共同交流
3----個人能力有限，如有不正之處歡迎大家批評指證，必定虛心改正
4----看到這裡，我在此感謝你的喜歡與支援
