java實現單項鍊表

 Java鏈表的運用

2009-02-20 15:44
鏈表是一種重要的數據結構,在程序設計中佔有很重要的地位。C語言和C++語

言中是用指針來實現鏈表結構的,由於Java語言不提供指針,所以有人認爲在

Java語言中不能實現鏈表,其實不然,Java語言比C和C++更容易實現鏈表結構

。Java語言中的對象引用實際上是一個指針(本文中的指針均爲概念上的意義,

而非語言提供的數據類型),所以我們可以編寫這樣的類來實現鏈表中的結點。

  class Node
  {
  Object data;
  Node next;//指向下一個結點
  }

  將數據域定義成Object類是因爲Object類是廣義超類,任何類對象都可以給

其賦值,增加了代碼的通用性。爲了使鏈表可以被訪問還需要定義一個表頭,表

頭必須包含指向第一個結點的指針和指向當前結點的指針。爲了便於在鏈表尾部

增加結點,還可以增加一指向鏈表尾部的指針,另外還可以用一個域來表示鏈表

的大小,當調用者想得到鏈表的大小時,不必遍歷整個鏈表。下圖是這種鏈表的

示意圖:

  鏈表的數據結構

  我們可以用類List來實現鏈表結構,用變量Head、Tail、Length、Pointer

來實現表頭。存儲當前結點的指針時有一定的技巧, Pointer並非存儲指向當前

結點的指針,而是存儲指向它的前趨結點的指針,當其值爲null時表示當前結點是

第一個結點。那麼爲什麼要這樣做呢?這是因爲當刪除當前結點後仍需保證剩下

的結點構成鏈表,如果Pointer指向當前結點,則會給操作帶來很大困難。那麼如

何得到當前結點呢,我們定義了一個方法cursor(),返回值是指向當前結點的指

針。類List還定義了一些方法來實現對鏈表的基本操作,通過運用這些基本操作

我們可以對鏈表進行各種操作。例如reset()方法使第一個結點成爲當前結點。

insert(Object d)方法在當前結點前插入一個結點,並使其成爲當前結點。

remove()方法刪除當前結點同時返回其內容,並使其後繼結點成爲當前結點,如

果刪除的是最 後一個結點,則第一個結點變爲當前結點。

  鏈表類List的源代碼如下:

  import java.io.*;
  public class List
  {
  /*用變量來實現表頭*/
  private Node Head=null;
  private Node Tail=null;
  private Node Pointer=null;
  private int Length=0;
  public void deleteAll()
  /*清空整個鏈表*/
  {
  Head=null;
  Tail=null;
  Pointer=null;
  Length=0;
  }
  public void reset()
  /*鏈表復位,使第一個結點成爲當前結點*/
  {
  Pointer=null;
  }
  public boolean isEmpty()
  /*判斷鏈表是否爲空*/
  {
  return(Length==0);
  }
  public boolean isEnd()
  /*判斷當前結點是否爲最後一個結點*/
  {
  if(Length==0)
   throw new java.lang.NullPointerException();
  else if(Length==1)
   return true;
  else
   return(cursor()==Tail);
  }
  public Object nextNode()
  /*返回當前結點的下一個結點的值,並使其成爲當前結點*/
  {
  if(Length==1)
   throw new java.util.NoSuchElementException();
  else if(Length==0)
   throw new java.lang.NullPointerException();
  else
  {
   Node temp=cursor();
   Pointer=temp;
   if(temp!=Tail)
    return(temp.next.data);
   else
    throw new java.util.NoSuchElementException();
  }
  }
  public Object currentNode()
  /*返回當前結點的值*/
  {
  Node temp=cursor();
  return temp.data;
  }
  
  public void insert(Object d)
  /*在當前結點前插入一個結點,並使其成爲當前結點*/
  {
  Node e=new Node(d);
  if(Length==0)
  {
   Tail=e;
   Head=e;
  }
  else
  {
   Node temp=cursor();
   e.next=temp;
   if(Pointer==null)
    Head=e;
   else
    Pointer.next=e;
  }
  Length++;
  }
  public int size()
  /*返回鏈表的大小*/
  {
  return (Length);
  }
  public Object remove()
  /*將當前結點移出鏈表,下一個結點成爲當前結點,如果移出的結點是最後

一個結點,則第一個結點成爲當前結點*/
  {
  Object temp;
  if(Length==0)
   throw new java.util.NoSuchElementException();
  else if(Length==1)
  {
   temp=Head.data;
   deleteAll();
  }
  else
  {
   Node cur=cursor();
   temp=cur.data;
   if(cur==Head)
    Head=cur.next;
   else if(cur==Tail)
   {
    Pointer.next=null;
    Tail=Pointer;
    reset();
   }
   else
    Pointer.next=cur.next;
    Length--;
  }
  return temp;
  }
  private Node cursor()
  /*返回當前結點的指針*/
  {
  if(Head==null)
   throw new java.lang.NullPointerException();
  else if(Pointer==null)
   return Head;
  else
   return Pointer.next;
  }
  public static void main(String[] args)
  /*鏈表的簡單應用舉例*/
  {
  List a=new List ();
  for(int i=1;i<=10;i++)
   a.insert(new Integer(i));
   System.out.println(a.currentNode());
   while(!a.isEnd())
    System.out.println(a.nextNode());
    a.reset();
    while(!a.isEnd())
    {
     a.remove();
    }
    a.remove();
    a.reset();
    if(a.isEmpty())
     System.out.println("There is no Node in List /n");
     System.in.println("You can press return to quit/n");
    try
    {
     System.in.read();
     //確保用戶看清程序運行結果
    }
    catch(IOException e)
    {}
   }
  }
  class Node
  /*構成鏈表的結點定義*/
  {
   Object data;
   Node next;
   Node(Object d)
   {
    data=d;
    next=null;
   }
  }

  讀者還可以根據實際需要定義新的方法來對鏈表進行操作。雙向鏈表可以用

類似的方法實現只是結點的類增加了一個指向前趨結點的指針。

  可以用這樣的代碼來實現:

  class Node
  {
  Object data;
  Node next;
  Node previous;
  Node(Object d)
  {
  data=d;
  next=null;
  previous=null;
  }
  }

  當然,雙向鏈表基本操作的實現略有不同。鏈表和雙向鏈表的實現方法,也

可以用在堆棧和隊列的實現中,這裏就不再多寫了,有興趣的讀者可以將List類

的代碼稍加改動即可。

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