Java描述数据结构学习之链表的增删改查详解

前言

链表是一种常见的基础数据结构，它是一种线性表，但在内存中它并不是顺序存储的，它是以链式进行存储的，每一个节点里存放的是下一个节点的“指针”。在Java中的数据分为引用数据类型和基础数据类型，在Java中不存在指针的概念，但是对于链表而言的指针，指的就是引用数据类型的地址。

链表和数组都是线性的数据结构，对于数组而言其长度是固定的，由于在内存中其是连续的，因此更适合做查找与遍历，而链表在内存中是并不是顺序存储的，但是由于其是通过“指针”构成的，因此在插入、删除时比较数组更为的方便。

下面的代码通过内部类并结合递归的方式来实现了一个简单的用Java语言描述的链表的数据结构，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧

链表数据结构的定义

首先来看一下，链表数据结构的定义，代码如下：

class NodeManager {
 private Node root; // 根节点
 private int currentIndex = 0; // 节点的序号，每次操作从0开始
 public void add(int data) {}
 public void delNode(int data) {}
 public void print() {}
 public boolean findNode(int data) {}
 public boolean updateNode(int oldData, int newData) {}
 // 向索引之前插入
 public void insert(int index, int data) {}
 // 谁拥有数据，谁提供方法
 class Node {
 private int data;
 private Node next; // 把当前类型作为属性
  public Node(int data) {
  this.data = data;
 }

 public void setData(int data) {
  this.data = data;
 }

 public int getData() {
  return data;
 }

 // 添加节点
 public void addNode(int data) {}

 // 删除节点
 public void delNode(int data) {}

 // 输出所有节点
 public void printNode() {}

 // 查找节点是否存在
 public boolean findNode(int data) {}

 // 修改节点
 public boolean updateNode(int oldData, int newData) {}

 // 插入节点
 public void insertNode(int index, int data) {}
 }
}

对于链表的定义来说，NodeManager类是用来管理链表操作的，而成员内部类Node是用于提供链表数据与链式结构的。对于类的使用者来说，并不直接访问数据，因此操作的是NodeManager类，而内部类Node提供了真正的数据管理，因此Node类需要提供真正的数据操作方法，对于NodeManager类中也需要提供一套由外部来操作链表的方法。因此，在NodeManager类和Node类中都提供了看似相同的方法，但实际的意义并不相同。

下面来查看NodeManager类和Node类中的add()方法，代码如下：

public void add(int data) {
 if ( root == null ) {
  root = new Node(data);
 } else {
  root.addNode(data);
 }
}

// 添加节点
public void addNode(int data) {
 if ( this.next == null ) {
  this.next = new Node(data);
 } else {
  this.next.addNode(data);
 }
}

代码中上面的方法是NodeManager类中的方法，而下面的方法是Node类中的方法。

在Manager类中提供了一个root的成员变量，它用于管理链表的头节点，因此在添加节点时，会先判断root是否为空，如果为空则直接将节点由root来进行保存，如果root不为空，则通过Node类中的addNode()方法来进行添加，添加到思路是找到当前链表的最后一个节点，并将新添加到节点赋值给最后一个节点的next成员变量中。

链表增删改查

对于链表的其他操作也是相同的思路，关于链表增删改查和输出的完整代码如下：

class NodeManager {
 private Node root;  // 根节点
 private int currentIndex = 0; // 节点的序号，每次操作从0开始

 public void add(int data) {
  if ( root == null ) {
   root = new Node(data);
  } else {
   root.addNode(data);
  }
 }
 public void delNode(int data) {
  if ( root == null ) return ;
  if ( root.getData() == data ) {
   Node tmp = root;
   root = root.next;
   tmp = null;
  } else {
   root.delNode(data);
  }
 }

 public void print() {
  if ( root != null ) {
   System.out.print(root.getData() + " ");
   root.printNode();
   System.out.println();
  }
 }

 public boolean findNode(int data) {
  if ( root == null ) return false;
  if ( root.getData() == data ) {
   return true;
  } else {
   return root.findNode(data);
  }
 }

 public boolean updateNode(int oldData, int newData) {
  if ( root == null ) return false;
  if ( root.getData() == oldData ) {
   root.setData(newData);
   return true;
  } else {
   return root.updateNode(oldData, newData);
  }
 }

 // 向索引之前插入
 public void insert(int index, int data) {
  if ( index < 0 ) return ;
  currentIndex = 0;
  if ( index == currentIndex ) {
   Node newNode = new Node(data);
   newNode.next = root;
   root = newNode;
  } else {
   root.insertNode(index, data);
  }
 }

 // 谁拥有数据，谁提供方法
 class Node {
  private int data;
  private Node next; // 把当前类型作为属性

  public Node(int data) {
   this.data = data;
  }

  public void setData(int data) {
   this.data = data;
  }

  public int getData() {
   return data;
  }

  // 添加节点
  public void addNode(int data) {
   if ( this.next == null ) {
    this.next = new Node(data);
   } else {
    this.next.addNode(data);
   }
  }

  // 删除节点
  public void delNode(int data) {
   if ( this.next != null ) {
    if ( this.next.getData() == data ) {
     Node tmp = this.next;
     this.next = this.next.next;
     tmp = null;
    } else {
     this.next.delNode(data);
    }
   }
  }

  // 输出所有节点
  public void printNode() {
   if ( this.next != null ) {
    System.out.print(this.next.getData() + " ");
    this.next.printNode();
   }
  }

  // 查找节点是否存在
  public boolean findNode(int data) {
   if ( this.next != null ) {
    if ( this.next.getData() == data ) {
     return true;
    } else {
     return this.next.findNode(data);
    }
   }

   return false;
  }

  // 修改节点
  public boolean updateNode(int oldData, int newData) {
   if ( this.next != null ) {
    if ( this.next.getData() == oldData ) {
     this.next.setData(newData);
     return true;
    } else {
     return this.next.updateNode(oldData, newData);
    }
   }
   return false;
  }

  // 插入节点
  public void insertNode(int index, int data) {
   currentIndex ++;
   if ( index == currentIndex ) {
    Node newNode = new Node(data);
    newNode.next = this.next;
    this.next = newNode;
   } else {
    this.next.insertNode(index, data);
   }
  }
 }
}

以上就是链表基本操作的完整代码，下面写一个调用的代码进行测试，代码如下：

public class LinkList {
 public static void main(String[] args) {
  NodeManager nm = new NodeManager();
  System.out.println("链表的添加（添加5、4、3、2、1）");
  nm.add(5);
  nm.add(4);
  nm.add(3);
  nm.add(2);
  nm.add(1);
  nm.print();
  System.out.println("链表的删除（删除3）");
  nm.delNode(3);
  nm.print();
  System.out.println("链表的查找（查找1）");
  System.out.println(nm.findNode(1));
  System.out.println("链表的查找（查找10）");
  System.out.println(nm.findNode(10));
  System.out.println("链表的更新（把1更新为10）");
  nm.updateNode(1, 10);
  nm.print();
  System.out.println("链表的插入（在第1个位置插入20）");
  nm.insert(1, 20);
  nm.print();
  System.out.println("链表的插入（在第0个位置插入30）");
  nm.insert(0, 30);
  nm.print();
 }
}

将代码编译、运行，结果如下图：

对于Java中的集合类中用到了不少的数据结构的知识，等自己状态好的时候学习学习Java集合类的源码。我会努力做一个初级程序员！

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对我们的支持。