Java數據結構：鏈表的簡單實現

鏈表工作原理

問題1:虛擬結點的使用，爲什麼要使用虛擬結點？
虛擬結點就是C數據結構中所說的頭結點，它的next指針指向第一個結點（當然Java中是沒有指針的）；使用了虛擬結點，在刪除第一個結點時不會誤刪導致整個鏈表丟失，有利於維護鏈表。

問題2:鏈表中未使用數組，索引從何而來？
鏈表也是線性表，不論是邏輯順序和存儲順序上，表中元素都是相鄰的；所以我們可以從第一個結點開始到最後一個結點，給他指定一個索引來方便我們指定結點。

問題3:索引是如何在鏈表中進行移動的呢？
在鏈式存儲結構中，我們通過next引用將結點連接起來，這樣我們通過next引用的不斷向後傳遞，索引隨着next移動在鏈表中移動。

問題4:爲什麼使用內部類，來定義結點的數據結構？
在定義結點類時，不光使用內部類，同時利用 private 將結點類封裝在鏈表中，將底層數據封裝起來，留下接口給程序員使用，可以防止鏈表被破壞。

實現的方法

• isEmpty()：判斷鏈表是否爲空
• contains(AnyType data)：鏈表是否包含某個元素
• getSize()：獲得鏈表中存儲元素個數
• getFirst()：查詢鏈表中的第一個元素
• get(int idx)：根據給定索引查詢鏈表中的元素
• getLast()：查詢鏈表中的最後一個元素
• addFirst()：鏈表的頭插法
• add(int idx, AnyType data)：向指定索引位置插入元素
• addLast()：鏈表的尾插法
• removeFirst()：刪除表頭元素
• remove(int idx, AnyType data)：刪除指定索引位置的元素
• removeLast()：刪除表尾元素

具體代碼實現

public class MyLinkedList <AnyType>{
	private Node head;
	private int size;
	private class Node{
		AnyType data;
		Node next;
		public Node() {
			data = null;
			next = null;
		}
		public Node(AnyType data, Node next) {
			this.data = data;
			this.next = next;
		}
	}
	public MyLinkedList() {
		head = new Node();
		size = 0;
	}
	public boolean isEmpty() {
		return head.next == null;
	}
	public boolean contains(AnyType data) {
		if(isEmpty()) {
			return false;
		}
		Node prev = head;
		while(prev.next != null) {
			prev = prev.next;
			if(prev.data == data)
				return true;
		}
		return false;
	}
	public int getSize() {
		return size;
	}
	public AnyType getFirst() {
		Node prev = head.next;
		return prev.data;
	}
	public AnyType get(int idx) {
		if(idx > size || idx < 0) {
			throw new IllegalArgumentException("不合法位置");
		}
		Node prev = head;
		for(int i = 0; i <= idx; i++) {
			prev = prev.next;
		}
		return prev.data;
	}
	public AnyType getLast() {
		return get(size-1);
	}
	public void addFirst(AnyType data) {
		Node node = new Node(data, head.next);
		head.next = node;
		size++;
	}
	public void add(int idx, AnyType data) {
		if(idx > size || idx < 0) {
			throw new IllegalArgumentException("不合法位置");
		}
		Node prev = head;
		for(int i = 0; i < idx; i++) {
			prev = prev.next;
		}
		Node node = new Node(data, prev.next);
		prev.next = node;
		size++;
	}
	public void addLast(AnyType data) {
		add(size, data);
	}
	public void removeFirst() {
		if(isEmpty())
			throw new IllegalArgumentException("空表無法進行刪除操作");
		head = head.next;
		size--;
	}
	public void remove(int idx) {
		if(isEmpty() || idx >= size)
			throw new IllegalArgumentException("空表或者索引越界無法完成操作");
		Node prev = head;
		for(int i = 0; i < idx; i++) {
			prev = prev.next;
		}
		Node outNode = prev.next;
		prev.next = outNode.next;
		size--;
	}
	public void removeLast() {
		remove(size - 1);
	}
	public String toString() {
		StringBuilder strb = new StringBuilder();
		strb.append("鏈表：");
		strb.append("size = "+size+"\n");
		strb.append("[");
		Node prev = head;
		while(prev.next != null) {
			prev = prev.next;
			strb.append(prev.data);
			if(prev.next != null)
				strb.append(',');
		}
		strb.append("]");
		return strb.toString();
	}
}