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为什么要有链表
上一节我们描述了顺序表：【Java数据结构】初识线性表之一：顺序表-CSDN博客
并且进行了简单模拟实现。通过源码知道，ArrayList底层使用数组来存储元素。
由于其底层是一段连续空间，当在ArrayList任意位置插入或者删除元素时，就需要将后序元素整体往前或者往后搬移，时间复杂度为O(n)，效率比较低，因此ArrayList不适合做任意位置插入和删除比较多的场景。因此：java集合中又引入了LinkedList，即链表结构。
链表
链表的概念及结构
链表是一种物理存储结构上非连续存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的 。
注意：
- 链表的结构在逻辑上是连续的，但是在物理位置上不一定连续。
- 节点一般都是从堆上申请出来的。
- 从堆上申请空间是按一定策略来分配的，两次申请的空间可能会连续，也可能不连续。
实际中链表的结构非常多样，以下情况组合起来就有8种链表结构：
- 单向或者双向
- 带头或者不带头
- 循环或者非循环
本章节我们来描述其中两种：
- 无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。
- 无头双向链表：在Java的集合框架库中LinkedList底层实现就是无头双向循环链表。
模拟实现无头单向非循环链表
模拟实现无头单向非循环链表主要有以下的方法：
public class SingleLinkedList {
//头插法
public void addFirst(int data){
}
//尾插法
public void addLast(int data){
}
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
public void addIndex(int index,int data){
}
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
public boolean contains(int key){
return false;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key){
}//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key){
}
//得到单链表的长度
public int size(){
return -1;
}
public void clear() {
}
public void display() {}
}
链表的插入：
链表的删除：
模拟链表的代码实现：
public class MySingLeList { static class ListNode{ public int val; public ListNode next; public ListNode(int val) { this.val = val; } } public ListNode head; public void createList(){ ListNode node1 = new ListNode(12); ListNode node2 = new ListNode(34); ListNode node3 = new ListNode(45); ListNode node4 = new ListNode(56); ListNode node5 = new ListNode(67); node1.next = node2; node2.next = node3; node3.next = node4; node4.next = node5; this.head = node1; } public void display(){ ListNode tmp = this.head; while(!(tmp == null)){ System.out.print(tmp.val+" "); tmp = tmp.next; } } public int size(){ ListNode tmp = this.head; int count = 0; while(!(tmp == null)){ count++; tmp = tmp.next; } return count; } public boolean contains(int findData){ ListNode tmp = this.head; while(!(tmp == null)){ if(tmp.val == findData){ return true; } } return false; } public void addFirst(int data){ ListNode node = new ListNode(data); node.next = this.head; this.head = node; } public void addLast(int data){ ListNode node = new ListNode(data); ListNode tmp = this.head; if(tmp == null){ this.head = node; return; } while(!(tmp.next == null)){ tmp = tmp.next; } tmp.next = node; } public void addIndex(int pos,int data){ ListNode node = new ListNode(data); ListNode tmp = this.head; if(pos == 0){ node.next = tmp; this.head = node; return; } else if (pos == this.size()) { this.addLast(data); } else if (pos > this.size()) { System.out.println("输入的位置错误！"); }else{ for (int i = 0; i < pos -1; i++) { tmp = tmp.next; } node.next = tmp.next; tmp.next = node; } } public void remove(int data){ int flag = 1; ListNode tmp = this.head; if(this.head.val == data){ this.head = this.head.next; return; } while(tmp.next != null){ if(tmp.next.val== data){ flag = 0; break; } tmp = tmp.next; } if(flag == 0){ tmp.next = tmp.next.next; }else{ System.out.println("链表中没有该元素！"); } } public void removeAll(int data){ ListNode prv = this.head; ListNode tmp = this.head.next; while(tmp != null){ if(tmp.val == data){ prv.next = tmp.next; tmp = tmp.next; }else{ prv = tmp; tmp = tmp.next; } } if(this.head.val == data){ this.head = this.head.next; } } public void clear(){ this.head = null; } }模拟实现无头双向链表
无头双向链表主要有以下的方法：
public class MyLinkedList {
//头插法
public void addFirst(int data){ }
//尾插法
public void addLast(int data){}
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
public void addIndex(int index,int data){}
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
public boolean contains(int key){}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key){}
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key){}
//得到单链表的长度
public int size(){}
public void display(){}
public void clear(){}
}
双向链表的插入：
双向链表的删除：
模拟代码实现：
public class MyLinkedList { static class ListNode{ private int val; private ListNode prev; private ListNode next; public ListNode(int val) { this.val = val; } } ListNode head; ListNode last; //头插法 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; } } //尾插法 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; } } //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标 public void addIndex(int pos,int data){ ListNode node = new ListNode(data); ListNode cur = head; if(pos == 0){ addFirst(data); }else if(pos == this.size()){ addLast(data); }else if(pos < 0 || pos > this.size()){ System.out.println("插入位置错误！"); }else{ for (int i = 0; i < pos; i++) { cur = cur.next; } cur.prev.next = node; node.prev = cur.prev; node.next = cur; cur.prev = node; } } //查找是否包含关键字key是否在单链表当中 public boolean contains(int key){ ListNode tmp = this.head; while(!(tmp == null)){ if(tmp.val == key){ return true; } } return false; } //删除第一次出现关键字为key的节点 public void remove(int key){ ListNode cur = head; while(cur != null){ if(cur.val == key){ if(cur == head){ head = head.next; if(head != null){ head.prev =null; }else{ last = null; } return; }else if(cur == last){ last = last.prev; last.next = null; return; }else{ cur.prev.next = cur.next; cur.next.prev = cur.prev; return; } }else{ cur = cur.next; } } System.out.println("没有该元素！"); return; } //删除所有值为key的节点 public void removeAllKey(int key){ ListNode cur = head; while(cur != null){ if(cur.val == key){ if(cur == head){ head = head.next; if(head != null){ head.prev =null; }else{ last = null; } }else if(cur == last){ last = last.prev; last.next = null; }else{ cur.prev.next = cur.next; cur.next.prev = cur.prev; } } cur = cur.next; } System.out.println("没有该元素！"); return; } //得到链表的长度 public int size(){ int count = 0; ListNode cur = head; while(cur != null){ count++; cur = cur.next; } return count; } public void display(){ ListNode tmp = this.head; while(!(tmp == null)){ System.out.print(tmp.val+" "); tmp = tmp.next; } } public void clear(){ ListNode cur = head; while(cur != null){ ListNode curNext = cur.next; cur.prev = null; cur.next = null; cur = curNext; } head = null; last = null; } }LinkedList 的使用
什么是LinkedList
LinkedList的底层是双向链表结构(链表后面介绍)，由于链表没有将元素存储在连续的空间中，元素存储在单独的节点中，然后通过引用将节点连接起来了，因此在在任意位置插入或者删除元素时，不需要搬移元素，效率比较高。
在集合框架中，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
LinkedList 的构造方法
public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list1 = new LinkedList<>();//无参构造 List<Integer> list2 = new LinkedList<>(); list2.add(1); list2.add(2); list2.add(3); List<Integer> list3 = new LinkedList<>(list2);//使用其他集合容器中元素构造List list3.add(4); System.out.println(list3); } }LinkedList 常用方法介绍
插入节点
public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list1 = new LinkedList<>(); list1.add(5); list1.add(6); List<Integer> list2 = new LinkedList<>(); list2.add(1);//尾插 list2.add(2); list2.add(3); list2.add(1,4);//在指定位置插入节点 list2.addAll(list1);//尾插其他容器中的所有节点 System.out.println(list2); } }删除节点：
public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list2 = new LinkedList<>(); list2.add(1); list2.add(2); list2.add(3); list2.remove(1);//删除指定位置的节点 list2.remove(new Integer(3));//删除指定元素的节点 System.out.println(list2); } }获取指定位置的元素：
public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list2 = new LinkedList<>(); list2.add(1); list2.add(2); list2.add(3); System.out.println(list2.get(1)); } }更新指定位置的元素：
public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list2 = new LinkedList<>(); list2.add(1); list2.add(2); list2.add(3); list2.set(1,4); System.out.println(list2); } }判断指定元素是否在链表中：
public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list2 = new LinkedList<>(); list2.add(1); list2.add(2); list2.add(3); System.out.println(list2.contains(new Integer(2))); } }截取部分 list
public class Main { public static void main(String[] args) { List<Integer> list2 = new LinkedList<>(); list2.add(1); list2.add(2); list2.add(3); System.out.println(list2.subList(0,2)); } }