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数据结构主要研究的是,链表是线性还是非线性

时间:2023-05-06 03:01:14 阅读:159953 作者:1868

一.几种常见的线性数据结构比较

数组的最大优点:支持快速查询

缺点:需要使用resize解决固定容量问题

链表的最大优点:真正的动态,不需要处理固定容量问题

缺点:随机接入能力丧失

二.链表的重要性

a .最简单的动态数据结构

b .能更深入地理解引用

c .更深入地理解递归

d .其他数据结构可以辅助配置

三.链表(Linked List)的组成

数据存在于“”节点中,节点之间通过next进行连接

class Node{ (

e;

节点下一个;

}

四.链表的操作

a .在链表头添加元素

在、

在数组中有size咋尾部,我们在数组尾部添加元素很容易,在链表头部添加元素很容易,因为我们在链表中有head引用

b .在链表中间添加元素

在索引(链表中实际上没有索引,为了图像描述而与数组一样被称为索引)为2的地方添加要素666

重要信息:找到要添加节点之前的节点

特殊处理:插入在链表的头部,没有前一个节点

为了解决这种特别的处理,我们为链表设置虚拟头节点。 此虚拟头节点对用户来说是屏蔽的,但设计为易于使用。)

c .删除链表元素

删除索引为2的元素

为便于java垃圾回收,请将要删除的节点的next设置为null

四.链表的时间复杂分析

a .添加操作o(n )

addlast(e ) o ) n )是

addfirst(e ) o )1) )。

add(index,e ) o ) n/2 )=o(n ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。

b .删除操作o(n ) )

removelast(e ) o ) n )是

removefirst(e ) o )1) )。

remove(index,e ) o ) n/2 )=o(n ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。

c .修改操作o(n )

set(index,e ) o ) ) n )

d .搜索操作o(n ) )。

get(index ) o ) n )是

contains(e ) o ) n )

find(e ) o ) n )是

对于 链表来说,find其实是没有用的。 在数组中是返回数组的下标,但是用find得到索引也没有用。

五.使用链表去实现一个队列

我们使用链表实现堆栈时,把链表的头放在堆栈的最上面。 添加tail指针,使链表的最后一个元素也成为o )1),因为只有在链表的开头删除了附加元素才是o(1)

虽然在两端插入元素非常有用,但在tail中删除元素时,必须找到要删除的节点之前的节点。 我们

无法使用O(1)的复杂度找到tail 的前一个节点的,这就涉及到双向链表了。

              从tail 中删除元素不易

我们这里的链表,方便对队列的操作,我们这里就不加入虚拟头节点,我们当然可以加入dummyHead的思路去实现。

代码实现:

public class LinkedList<E> {
    // Node为private还是public,根据不同的设计来定义
    private class Node{
        public E e;
        public Node next;
        
        public Node(E e, Node next){
            this.e = e;
            this.next = next;
        }
        
        public Node(E e){
            this(e,null);
        }
        
        public Node(){
            this(null,null);
        }
        
        @Override
        public String toString(){
            return e.toString();
        }
    }
    
    private Node dummyHead;
    private int size;
    //这里还可以设计成其它的构造函数,比如传入一个数组等等
    public LinkedList(){
        //head = null;
        dummyHead = new Node(null,null);
        size = 0;
    }
    
    //获取链表中的元数个数
    public int getSize(){
        return size;
    }
    
    //返回链表是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }
    
    // 在链表头添加元素e,复用add方法
    public void addFirst(E e){
      add(0,e);
    }
    
    // 在链表的index(0-based) 位置添加新的元素e,在链表中不是一个常用的操作,用来练习: )
    public void add(int index,E e){
        if(index < 0 || index >size)
            // 注意这里能取到size,可以在最后插入元素
            throw new IllegalArgumentException("add failed. Illegal index");
            Node prev = dummyHead;
            //这里是从dummyHead 的开始的
            for(int i=0 ; i<index; i++){
                prev = prev.next;
            }
            prev.next = new Node(e, prev.next);
            size++;
    }
    
    // 在链表的末尾添加新的元素e,复用add方法
    public void addLast(E e)
    {
        add(size, e);
    }
    
    //获得链表的第index(0-based)个位置的元素,在链表中不是一个常用的操作,用来练习: )
    public E get(int index){
        if(index < 0 || index >= size)
            // 注意这里能取到size,可以在最后插入元素
            throw new IllegalArgumentException("get failed. Illegal index");
        Node cur = dummyHead.next;
        for(int i=0; i<index; i++)
            cur = cur.next;
        return cur.e;
    }
    
    //获得链表的第一个元素
    public E getFirst(){
        return get(0);
    }
    
    public E getLast(){
        return get(size-1);
    }
    
    
    // 修改链表的第index(0-based)个位置的元素e,在链表中不是一个常用的操作,用来练习: )
    public void set(int index,E e){
        if(index < 0 || index >= size)
            // 注意这里能取到size,可以在最后插入元素
            throw new IllegalArgumentException("set failed. Illegal index");
        Node cur = dummyHead.next;
        for(int i=0; i<index; i++)
            cur = cur.next;
        cur.e = e;
    }
    
    // 查找链表中是否存在元素e
    public boolean contains(E e){
        Node cur = dummyHead.next;
        while(cur !=null){
            if(cur.e.equals(e))
                return true;
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }
    
    
    // 删除链表中的元素,返回删除的元素
    public E remove(int index){
        if(index < 0 || index >= size)
            // 注意这里能取到size,可以在最后插入元素
            throw new IllegalArgumentException("remove failed. Illegal index");
        // 找到待删除的前一个节点
        Node prev = dummyHead;
        for(int i=0; i<index; i++)
             prev=prev.next;
        
        Node retNode  = prev.next;
        prev.next = retNode.next;
        retNode.next = null;
        size --;
        return retNode.e;
    }
    
    // 从链表中删除第一个元素,返回删除的元素
    public E removeFirst(){
        return remove(0);
    }
    
    //从链表中删除最后一个元素,返回删除的元素
    public E removeLast(){
        return remove(size-1);
    }
    
    @Override
    public String toString(){
        StringBuffer res = new StringBuffer();
        res.append("[size:"+getSize()+"] ");
        for(Node cur = dummyHead.next;cur !=null;cur=cur.next)
            res.append(cur+"->");
        res.append("Null");
        return res.toString();
    }
}

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