Java數據結構和算法系列1--鏈表

在Java編程道路上已經行走了6年多了，平時在工作當中，一般都是應用層面的開發，涉及到底層的不多，就算有些邏輯算法要寫，也可以找到現成的框架來完成，這裏不得不自吹自擂下Java的好處了，因爲Java開源框架太多了，而且非常成熟豐富。 對於Java數據結構和算法可能有些模糊了，那麼現在就此做些整理。
今天就來介紹下鏈表的數據結構，實現一個簡單的單向鏈表。

1 鏈表數據結構

鏈表數據結構如下圖：

鏈表包含一個頭節點header和很多個Node節點，每個Node節點有數據和指向下一個節點next屬性。next指向下一個Node節點。

2 具體實現

我們來用Java代碼實現鏈表的添加，刪除，遍歷，打印，2個有序鏈表的合併功能。

//SimpleLinkNode.java
/**
 * 
 * 簡單單項鍊表-節點
 * 
 * @author tngtech
 * 
 * <p>博客:http://blog.csdn.net/jacman
 * 
 * <p>https://github.com/tangthis
 */
public class SimpleLinkNode {
    int element;
    SimpleLinkNode next;


    public SimpleLinkNode() {
        super();
    }

    public SimpleLinkNode(int element){
        this.element = element;
    }

    public SimpleLinkNode(int element, SimpleLinkNode next) {
        super();
        this.element = element;
        this.next = next;
    }
    public int getElement() {
        return element;
    }
    public void setElement(int element) {
        this.element = element;
    }
    public SimpleLinkNode getNext() {
        return next;
    }
    public void setNext(SimpleLinkNode next) {
        this.next = next;
    }


}

//SimpleLinkList.java
/**
 * 
 * 簡單單向鏈表
 * 
 * @author tngtech
 * 
 *         <p>
 *         博客:http://blog.csdn.net/jacman
 * 
 *         <p>
 *         Github:https://github.com/tangthis
 */
public class SimpleLinkList {

    /** 頭節點 */
    private SimpleLinkNode header = null;

    /** 尾節點 */
    private SimpleLinkNode tail = null;

    /**
     * 初始化一個鏈表（設置頭節點head）
     * 
     * @param node
     */
    public void initList(SimpleLinkNode node) {
        this.header = node;
        this.header.next = tail;
    }

    /**
     * 添加節點
     * 
     * @param node
     */
    public void addToList(SimpleLinkNode node) {
        if (header == null) {
            initList(node);
        } else {
            SimpleLinkNode temp = header;
            header = node;
            header.next = temp;
        }
    }

    /**
     * 遍歷打印節點
     * 
     * @param myList
     */
    public static void printList(SimpleLinkList myList) {
        SimpleLinkNode tmp = null;
        for (tmp = myList.getHeader(); tmp != null; tmp = tmp.next) {
            System.out.print(tmp.getElement() + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    /**
     * 打印單鏈表
     * 
     * @param head
     *            鏈表頭指針
     */
    public static void printLinkNode(SimpleLinkNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return;
        }
        System.out.print(head.getElement() + " ");
        head = head.next;
        while (head != null) {
            System.out.print(head.element + " ");
            head = head.next;
        }
        System.out.println();
    }

    /**
     * 刪除鏈表中的節點
     * 
     * @param node
     * @param myList
     */
    public void deleteNode(SimpleLinkNode node, SimpleLinkList myList) {
        if (myList == null) {
            return;
        }

        // 判斷是否頭節點並且刪除
        if (myList.header != null && myList.header.getElement() == node.getElement()) {
            header = header.next;
            return;
        }

        SimpleLinkNode tmp;
        for (tmp = myList.getHeader(); tmp != null; tmp = tmp.next) {
            if (tmp.next != null && node.getElement() == tmp.next.getElement()) {// 該元素和下一個元素相同，指針指向下一個元素的下一個元素
                if (tmp.next.next != null) {
                    tmp.next = tmp.next.next;
                } else {
                    tmp.next = null;
                }
                break;// 跳出循環
            }
        }

    }

    public SimpleLinkNode getHeader() {
        return header;
    }

    public void setHeader(SimpleLinkNode header) {
        this.header = header;
    }

    public SimpleLinkNode getTail() {
        return tail;
    }

    public void setTail(SimpleLinkNode tail) {
        this.tail = tail;
    }

    /**
     * 合併2個有序鏈表
     * @param a 有序鏈表1
     * @param b 有序鏈表2
     * @param union 合併後的鏈表
     * @return
     */
    public static SimpleLinkNode union(SimpleLinkNode a, SimpleLinkNode b, SimpleLinkNode union) {
        SimpleLinkNode pc = union = a;
        SimpleLinkNode pa = a.next;
        SimpleLinkNode pb = b.next;

        while (pa != null && pb != null) {
            if (pa.element < pb.element) {
                pc.next = pa;
                pc = pa;
                pa = pa.next;
            } else {
                pc.next = pb;
                pc = pb;
                pb = pb.next;
            }
            pc.next = pb;
        }
        return union;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //生成2個鏈表
        SimpleLinkList pa = new SimpleLinkList();
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            SimpleLinkNode node = new SimpleLinkNode(i);
            pa.addToList(node);
        }
        System.out.println("鏈表pa:");
        printList(pa);
        SimpleLinkList pb = new SimpleLinkList();
        for (int i = 20; i <= 30; i++) {
            SimpleLinkNode node = new SimpleLinkNode(i);
            pb.addToList(node);
        }
        System.out.println("鏈表pb:");
        printList(pb);
        SimpleLinkNode union = null;
        union = union(pa.getHeader(), pb.getHeader(), union);
        System.out.println("合併後union:");
        printLinkNode(union);
    }

}

和數組相比，鏈表的優勢在於長度不受限制，並且在進行插入和刪除操作時，不需要移動數據項，效率上還是比數組要高很多
劣勢在於隨機訪問，無法像數組那樣直接通過下標找到特定的數據項

	鏈表	數組
插入	快	慢
刪除	快	慢
查找	慢	快

Github源碼：https://github.com/tangthis/java-data