java链表的实现

 链接:http://blog.csdn.net/wangkr111/article/details/7884322


   按链表的组织形式分有ArrayList和LinkList两种。ArrayList内部其实是用数组的形式实现链表,比较适合链表大小确定或较少对链表进行增删操作的情况,同时对每个链表节点的访问时间都是constant;而LinkList内部以一个List实现链表,比较适合需要频繁对链表进行操作的情况,对链表节点的访问时间与链表长度有关O(N)。
   另外,根据实现形式可以分为直接式(想不出什么合适的名字,姑且这样吧)和使用Iterator(迭代模式)两种方法。直接式的实现方法和C/C++中的写法差不多;而使用Iterator时,需要实现java.lan中的Iterable接口(或者也可以自己在链表内部定义自己的Iterator method)
   关于直接实现链表好,还是使用迭代模式好这个问题,有两个帖子可以看看:
    1.  http://topic.csdn.net/t/20050722/17/4162226.html这篇帖子,虽然短小,但也说出了一些使用迭代模式设计链表的好处;
    2.后来又看到了http://www.java63.com/design_pattern/iterator_pattern.html这篇帖子,觉得说的比较清楚了。
   我这里再捡主要的说一下:
       使用迭代模式的优点:
          1,实现功能分离,简化容器接口。让容器只实现本身的基本功能,把迭代功能委让给外部类实现,符合类的设计原则。
          2,隐藏容器的实现细节。
          3,为容器或其子容器提供了一个统一接口,一方面方便调用;另一方面使得调用者不必关注迭代器的实现细节。
          4,可以为容器或其子容器实现不同的迭代方法或多个迭代方法。
   我觉得第4点说的很好,对于一堆数据而言,不同的人(或业务逻辑)使用它的方式也不尽相同,定义一个theIterator继承Iterator,不仅提供next,hasNext 以及remove这个最小的操作集合,同时也可以提供更多的其它方法。在theIterator的实现类中,具体实现不同的迭代方法,比如顺序、逆序或根据其它语义进行遍历等,再通过类厂的方式将一个theIterator实现的对象交给用户使用。
下面我给出两个例子:
   首先是直接式实现链表的例子,这个例子只提供了几种链表操作的基本方法,仅用于示意:
复制代码

publicclass MyList<AnyType> {

privateclass Node<AnyType>{

public Node<AnyType> pre;

public Node<AnyType> next;

public AnyType data;

public Node(AnyType d, Node<AnyType>p, Node<AnyType> n){}

public Node(){}

}

privateint theSize;

private Node<AnyType> Header;

private Node<AnyType> Tail;

public MyList(){}

publicvoid add(AnyType item){}

publicboolean isEmpty(){}

publicint size(){}

public AnyType get( int idx){}

publicvoid print(){}

}
复制代码

Node<AnyType>类定义了双向链表中节点的结构,它是一个私有类,而其属性和构造函数都是公有的,这样,其父类可以直接访问其属性,而外部类根本不知道Node类的存在。Data是节点中的数据与,pre指向前一个Node节点,next指向后一个Node节点。其构造函数的实现如下,不解释:

View Code
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public Node(AnyType d, Node<AnyType>p, Node<AnyType> n){

this.data = d;

this.pre = p;

this.next = n;

}

public Node(){

this.data = null;

this.pre = null;

this.next = null;

}
复制代码


下面我们看一下链表的构造函数实现:

View Code
复制代码
public MyList(){

theSize = 0;

Header = new Node<AnyType>(null,null,null);

Tail = new Node<AnyType>(null,Header,null);

Header.next = Tail;

}
复制代码

我们构造了一个带有头、尾节点的双向链表,头节点的Next指向尾节点,为节点的pre指向头节点。链表长度起始为0。

继续贴上链表类其它方法的实现,不解释了,应该比较清楚:

View Code
复制代码
publicvoid add(AnyType item){

Node<AnyType> aNode = new Node<AnyType>(item,null,null);

Tail.pre.next = aNode;

aNode.pre = Tail.pre;

aNode.next = Tail;

Tail.pre = aNode;

theSize++;

}

publicboolean isEmpty(){

return ( theSize == 0);

}

publicint size(){

return theSize;

}

public AnyType get( int idx){

if(idx > theSize-1 || idx < 0)

thrownew IndexOutOfBoundsException();



Node<AnyType> current = new Node<AnyType>(null,Header,null);



for(int i = 0; i<idx; i++)

current = current.next;

return current.data;

}

publicvoid print(){

Node<AnyType> current = Header.next;

while(current.next != null){
//如果AnyType是你自己定义 //的数据类型,那么请务必提供
//一个toString方法,要么就不
//要在链表里实现print方法。
System.out.println(current.data.toString());

current = current.next;

}

}
复制代码


第二个例子是用迭代方法实现链表的例子,下面是类定义:

View Code
复制代码
publicclass MyListItr<Type> implements Iterable<Type> {

privateclass Node<Type>{

public Type data;

public Node<Type> pre;

public Node<Type> next;

public Node(){}

public Node(Type d, Node<Type> p, Node<Type> n){}

}





private Node<Type> Header;

private Node<Type> Tail;

privateint theSize;



public MyListItr(){}





publicvoid add(Type item){}



publicvoid print(){}



publicint size(){}

@Override

public Iterator<Type> iterator() {}



privateclass MyListIterator implements Iterator<Type>{

@Override

publicboolean hasNext() {}

@Override

public Type next() {}

@Override

publicvoid remove() {}

}

}
复制代码

这里主要说一下与前面例子不同的地方:MyListItr类实现了java.lan.Itrable接口,因此我们必须实现其public Iterator<Type> iterator() {}方法,它的返回值是一个迭代器对象,那么我就定义一个内部私有类——MyListIterator,这个类实现了iterator接口。在public Iterator<Type> iterator() 方法中,我就构造这么一个MyListIterator的对象并返回。

   Iterator接口有三个方法是我们必须实现的,hasNext,next和remove,这是迭代操作的最小集合了。对于不同的迭代器执行方式,我们可以定义多个类似MyListIterator这样的实现类,只要在链表类中的iterator() 方法中把具体实现类的对象返回给用户就OK了。

  罗嗦两句:我感觉如果我们定义链表类时,如果不继承Iterable接口,而是直接在类内部提供 public theIterator Iterator() 方法,theIterator是一个自定义接口,继承自Iterator接口,这样我们可以提供遵循theIterator接口的各种迭代方式的不同实现类,并通过一个类厂方法在链表的public theIterator Iterator() 方法中把具体迭代实现类的对象交给用户,以此就可以根据不同的需求,提供链表的多种迭代方式。我觉得这种方法是可行的,但并没有具体实验。

  下面只贴出链表iterator()方法和迭代实现类的MyListIterator代码,其它方法就不重复贴了:

复制代码
@Override

public Iterator<Type> iterator() {

returnnew MyListIterator();

}

privateclass MyListIterator implements Iterator<Type>{

Node<Type> current = Header.next;

@Override

publicboolean hasNext() {

return (current != Tail);

}

@Override

public Type next() {

  if(!hasNext())

    thrownew IndexOutOfBoundsException();  

  Type item = current.data;

  current = current.next;

  return item;
}

@Override

publicvoid remove() {

  if( !hasNext())

    thrownew NoSuchElementException();

  current.pre.next = current.next;
  current.next.pre = current.pre;
  current = current.next;

  theSize--;
}

}
复制代码

测试代码:

View Code
复制代码
publicclass MyListTest {

/**

* @param args

*/

publicstaticvoid main(String[] args) {



MyList<Integer> intList = new MyList<Integer>();

for (int i = 0; i < 10; i++) {

intList.add(i);

}

intList.print();

MyListItr<ItemInfo> itrList = new MyListItr<ItemInfo>();

for (int i = 0; i < 10; i++) {

ItemInfo aItem = new ItemInfo("name_" + i, "score_" + i);

itrList.add(aItem);

}

itrList.print();



System.out.println("=======print using iterator type_1==========");

Iterator<ItemInfo> Itor = itrList.iterator();

for (ItemInfo str : itrList)

System.out.println(str);





System.out.println("=======print using iterator type_2==========");

while(Itor.hasNext())

System.out.println(Itor.next().toString());



System.out.println("-------------------after remove----------------");

while (Itor.hasNext())

Itor.remove();

while(Itor.hasNext())

System.out.println(Itor.next().toString());

}

}
复制代码

 其中 ItemInfo的定义如下:

View Code
复制代码
publicclass ItemInfo {


String name;

String score;

public ItemInfo(String n, String s){

name = n; score = s;

}

public ItemInfo(){

name = null; score = null;

}

public String toString(){

String str = name +" "+ score;

return str;

}

}
复制代码


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