雙向鏈表結構詳解

更新時間：2022-09-15 09:45:46 來源：動力節點瀏覽1013次

雙向鏈表的節點比單鏈表的節點多一個pre域，也就是存放當前節點的前一個節點地址的地方。

單鏈表里有許多操作是要找到待操作節點的前一個節點的，而雙向鏈表則不需要，因為雙向鏈表可以得到當前節點的前一個和后一個節點信息，可以完成相應的操作。

雙向鏈表節點：

節點類：

class Node{
	//pre表示前一個節點，next表示后一個節點
	//no表示序號，其他為一些數據
	private Node pre;
	private Node next;
	private int no;
	private String name;
    private String nickname;
    public Node(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
	@Override
	public String toString() {
        return "Node{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
	//get set 方法省略
}

雙向鏈表類(帶頭節點)：

雙向鏈表的基本操作后面追加

class TwoWayLinkedList{
	private Node head = new Node(0,"","");
	//無參構造函數
	public TwoWayLinkedList(){
	}
	public void setHead(Node node){
		this.head = node;
	}
	public Node getHead(){
		return this.head;
	}
}

接下來就是給雙向鏈表類添加一些基本方法了，插入這里提供按序號插入法，其他插入類似，然后就是刪除，修改，遍歷方法了。

添加節點方法(按序號插入)，該方法在雙向鏈表類內部

思路：

插入節點的插入位置在cur指針的前面時

1.插入時先設置待插入節點的node的pre域，即把cur的pre域設置為node的pre域

2.再把cur的pre域對應節點的next域設為node

3.然后將cur的的pre域設為node，node的next域設為cur 即：

node.setPre(cur.getPre());

node.setNext(cur);

cur.getPre().setNext(node);

cur.setPre(node);

插入節點的插入位置在cur指針后面時又分為：在鏈表尾部插入和在鏈表頭部插入(即鏈表為空時插入第一個節點)

特別注意：插入第一個節點時和在鏈表尾部插入時，cur很容易出現空指針異常，所以要分三種插入的情況

參數：節點(Node)

返回值：無

public void add(Node node){
	//先判斷鏈表是否為空，為空說明這是插入的第一個節點
	//第一個節點插入因為head的next域為空
	//head.getNext().getPre()會報空指針異常錯誤
	//所以給第一個節點設置pre域時要直接指向head
	if(head.getNext()==null){
		node.setNext(head.getNext());
		node.setPre(head);
		head.setNext(node);
		return;
	}
	//代碼走到這里說明雙向鏈表至少有一個節點
	//創建一個cur指針，指向鏈表的第一個節點
	Node cur = head.getNext();
	//如果cur指向最后一個節點還沒有比待插入節點序號大的
	//就插入到鏈表最后
	while(true){
		//如果cur當前指向的節點序號大于待插入節點的序號
		//說明待插入節點應該插在cur當前指向節點的前一個位置
		//插入之后就退出循環，插入方法也就執行完了
		if(cur.getNo()>node.getNo()){
			node.setPre(cur.getPre());
			node.setNext(cur);
			cur.getPre().setNext(node);
			cur.setPre(node);
			break;
		}else if(cur.getNo()==node.getNo()){
			//編號存在就不插入，退出循環
			System.out.printf("編號%d已存在\n",node.getNo());
			break;
		}else if(cur.getNext()==null){
			//判斷當前cur指向的是不是最后一個節點
			//如果是，就插入到鏈表最后
			//進入這個if分支
			//說明待插入節點序號比前面節點序號都大
			//而且待插入節點序號不存在于鏈表中
			node.setPre(cur);
			cur.setNext(node);
			//節點初始化時，其pre與next默認指向null
			//所以不需要讓node的next域再設置為null
			//或者設為cur的next域
			break;
		}
		//如果上面的if分支一個都沒進入
		//說明cur指向的節點不滿足，讓cur指向下一個節點
		cur = cur.getNext();
	}
}

插入方法寫好之后就可以寫遍歷方法，將雙向鏈表進行打印輸出，該方法還是在雙向鏈表類內部

參數：無

返回值：無

public void print(){
	//先判斷鏈表是否為空
	if(head.getNext()==null){
		System.out.println("雙向鏈表為空");
		return;
	}
	//定義一個cur指針指向鏈表的頭節點，然后遍歷鏈表
	Node cur = head;
	//開始遍歷
	while(true){
		//cur指向鏈表最后一個節點就退出循環
		if(cur.getNext()==null){
			break;
		}
		//因為cur初始化是head
		//所以打印cur指向的下一個節點
		//打印時需要打印當前節點和前一個節點
		//避免插入時節點pre域出現問題
		System.out.println("now:"+cur.getNext()+
		"pre:"+cur.getNext().getPre());
		//然后讓cur指向下一個節點
		cur = cur.getNext();
	}
}

鏈表刪除思路：

1.先遍歷通過cur找到待刪除節點

此時cur指向的就是待刪除節點，讓待刪除節點的前一個節點的next域直接跨過待刪除節點指向待刪除節點的next域。

2.讓待刪除節點的下一個節點的pre域直接跨過待刪除節點指向待刪除節點的pre域

cur.getPre().setNext(cur.getNext());

cur.getNext().setPre(cur.getPre());

特別注意：如果待刪除節點是鏈表最后一個，那么cur.getNext()就為空，2)的操作就會出現空指針異常，這里需要判斷一下

參數：待刪除節點的序號(int)

返回值：無

該方法仍然在雙向鏈表內部

public void remove(int no){
	//先判斷鏈表是否為空
	if(head.getNext()==null){
		System.out.println("鏈表為空");
		return;
	}
	//創建一個cur指針來遍歷鏈表，初始化指向鏈表第一個節點
	Node cur = head.getNext();
	while(true){
		if(cur.getNo()==no){//找到待刪除節點
			cur.getPre().setNext(cur.getNext());
			if(cur.getNext()!=null){
				//如果待刪除節點為鏈表最后一個節點
				//不執行下面語句
				cur.getNext().setPre(cur.getPre());
			}
			break;
		}else if(cur.getNext()==null){
			//當前cur指向的是鏈表最后一個節點
			//說明沒有傳來的序號匹配不到待刪除節點
			System.out.println("沒有該編號:"+no+"節點");
			break;
		}
		//未執行上面代碼，讓cur后移
		cur = cur.getNext();
	}
}

鏈表修改節點信息思路：

修改節點信息與刪除節點類似，遍歷找到待更新節點，然后替換信息，未找到就在控制臺輸出提醒，不可修改節點序號

參數：一個節點(node)

返回值：無

public void update(Node node){
	//先判斷鏈表是否為空
	if(head.getNext()==null){
		System.out.println("鏈表為空");
		return;
	}
	//創建一個cur指針來遍歷鏈表，初始化指向鏈表第一個節點
	Node cur = head.getNext();
	while(true){
		if(cur.getNo()==node.getNo()){//找到待修改節點
			//修改節點信息
			cur.setName(node.getName());
			cur.setNickname(node.getNickname());
			break;
		}else if(cur.getNext()==null){
			//當前cur指向的是鏈表最后一個節點
			//說明傳來節點的序號匹配不到
			System.out.println("沒有該編號:"
			+node.getNo()+"節點");
			break;
		}
		//未執行上面代碼，讓cur后移
		cur = cur.getNext();
	}
}

之前單鏈表的操作，如：單鏈表長度，獲取倒數第k個節點，單鏈表反轉，單鏈表反向輸出，合并兩個有序單鏈表為一個單鏈表且仍然有序。

雙向鏈表的操作，下面直接給出代碼，思路是和單鏈表的類似，就是設置節點pre域麻煩一點。

雙向鏈表全部代碼如下：

package com.sixteen.linkedlist;
public class TwoWayLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TwoWayLinkedList twoWayLinkedList = new TwoWayLinkedList();
        twoWayLinkedList.add(new Node(1,"宋江","及時雨"));
        twoWayLinkedList.add(new Node(3,"吳用","智多星"));
        twoWayLinkedList.add(new Node(2,"盧俊義","玉麒麟"));
        twoWayLinkedList.add(new Node(4,"林沖","豹子頭"));
        System.out.println("原雙向鏈表-----");
        twoWayLinkedList.print();
        /*System.out.println(getSize(twoWayLinkedList.getHead()));
        twoWayLinkedList.update(new Node(2,"盧俊義222","玉麒麟222"));
        System.out.println("修改后的雙向鏈表-----");
        twoWayLinkedList.print();*/
        /*System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 1));
        System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 4));
        System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 2));
        System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 6));*/
        /*twoWayLinkedList.remove(3);
        System.out.println("-----");
        twoWayLinkedList.print();*/
        /*//reversePrint(twoWayLinkedList.getHead());
        reverse(twoWayLinkedList.getHead());
        System.out.println("反轉后的雙向鏈表-----");
        twoWayLinkedList.print();*/
        /*TwoWayLinkedList twoWayLinkedList1 = new TwoWayLinkedList();
        twoWayLinkedList1.add(new Node(1,"宋江","及時雨"));
        twoWayLinkedList1.add(new Node(3,"吳用","智多星"));
        twoWayLinkedList1.add(new Node(5,"盧俊義","玉麒麟"));
        twoWayLinkedList1.add(new Node(7,"林沖","豹子頭"));
        TwoWayLinkedList twoWayLinkedList2 = new TwoWayLinkedList();
        twoWayLinkedList2.add(new Node(2,"宋江2","及時雨2"));
        twoWayLinkedList2.add(new Node(4,"吳用4","智多星4"));
        twoWayLinkedList2.add(new Node(6,"盧俊義6","玉麒麟6"));
        twoWayLinkedList2.add(new Node(8,"林沖8","豹子頭8"));
        TwoWayLinkedList twoWayLinkedList = mergeTwoTwoWayLinkedList(twoWayLinkedList1, twoWayLinkedList2);
        twoWayLinkedList.print();*/
    }
    public static Node getTheLastIndexNode(Node head,int index){
        if (head.getNext()==null){
            return null;
        }
        int size = getSize(head);
        if (index<0 || index>size){
            return null;
        }
        Node temp = head.getNext();
        for (int i = 0; i < size-index; i++) {
            temp = temp.getNext();
        }
        return temp;
    }
    public static int getSize(Node head){
        if (head.getNext()==null){
            return 0;
        }
        int count = 0;
        Node temp = head.getNext();
        while (temp!=null){
            count++;
            temp = temp.getNext();
        }
        return count;
    }
    public static TwoWayLinkedList mergeTwoTwoWayLinkedList(TwoWayLinkedList twoWayLinkedList1,                                                            TwoWayLinkedList twoWayLinkedList2){
        Node head1 = twoWayLinkedList1.getHead();
        Node head2 = twoWayLinkedList2.getHead();
        if (head1.getNext()==null || head2.getNext()==null){
            return head1.getNext()==null ? twoWayLinkedList2:twoWayLinkedList1;
        }
        Node cur = head1.getNext();
        Node node;
        while (cur!=null){
            node = cur;
            cur = cur.getNext();
            twoWayLinkedList2.add(node);
        }
        return twoWayLinkedList2;
    }
    public static void reverse(Node head){
        //如果鏈表為空或鏈表只有一個元素，不做任何操作
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("鏈表為空");
            return;
        }
        if (head.getNext().getNext()==null){
            return;
        }
        Node temp = head.getNext();
        Node reverseNode = new Node(0,"","");
        Node node;
        while (temp!=null){
            node = temp;
            temp = temp.getNext();
            if (reverseNode.getNext()==null){
                node.setNext(reverseNode.getNext());
                node.setPre(reverseNode);
                reverseNode.setNext(node);
            }else {
                node.setNext(reverseNode.getNext());
                node.setPre(reverseNode);
                reverseNode.getNext().setPre(node);
                reverseNode.setNext(node);
            }
        }
        head.setNext(reverseNode.getNext());
    }
    public static void reversePrint(Node head){
        //鏈表為空或者鏈表只有一個節點時，直接輸出
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("鏈表為空");
            return;
        }
        if (head.getNext().getNext()==null){
            System.out.println(head.getNext());
            return;
        }
        Node temp = head.getNext();
        //while循環結束之后temp定位到最后一個節點，然后再反向遍歷鏈表
        while (temp.getNext()!=null){
            temp = temp.getNext();
        }
        while (temp.getPre()!=null){
            System.out.println(temp);
            temp = temp.getPre();
        }
    }
}
class TwoWayLinkedList{
    private Node head = new Node(0,"","");
    public Node getHead() {
        return head;
    }
    public void setHead(Node head) {
        this.head = head;
    }
    public void add(Node node){
        if (head.getNext()==null){
            node.setPre(head);
            node.setNext(head.getNext());
            head.setNext(node);
            return;
        }
        Node cur = head.getNext();
        while (true){
            if (cur.getNo()>node.getNo()){
                node.setPre(cur.getPre());
                node.setNext(cur);
                cur.getPre().setNext(node);
                cur.setPre(node);
                break;
            }else if (cur.getNo()==node.getNo()){
                System.out.printf("編號%d已存在\n",node.getNo());
                break;
            }else if (cur.getNext()==null){
                node.setPre(cur);
                cur.setNext(node);
                break;
            }
            cur = cur.getNext();
        }
    }
    public void remove(int no){
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("鏈表為空");
            return;
        }
        Node cur = head.getNext();
        while (true){
            if (cur.getNo()==no){
                cur.getPre().setNext(cur.getNext());
                if (cur.getNext()!=null){//如果當前cur指向的是鏈表最后一個節點，就不執行下面的操作
                    cur.getNext().setPre(cur.getPre());
                }
                if (cur.getNext()==null){//找到相應節點且這個節點是最后一個節點
                    cur.getPre().setNext(null);
                }else {
                    cur.getPre().setNext(cur.getNext());
                    cur.getNext().setPre(cur.getPre());
                }
                break;
            }else if (cur.getNext()==null){
                System.out.println("沒有編號"+no+"的節點");
                break;
            }
            cur = cur.getNext();
        }
    }
    public void update(Node node){
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("鏈表為空");
            return;
        }
        Node cur = head.getNext();
        while (true){
            if (cur.getNo()==node.getNo()){
                cur.setName(node.getName());
                cur.setNickname(node.getNickname());
                break;
            }else if (cur.getNext()==null){
                System.out.println("沒有編號"+node.getNo()+"節點");
                break;
            }
            cur = cur.getNext();
        }
    }
    public void print(){
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("鏈表為空");
            return;
        }
        Node cur = head;
        while (true){
            if (cur.getNext()==null){
                break;
            }
            System.out.println("now:"+cur.getNext()+
                    "pre:"+cur.getNext().getPre());
            cur = cur.getNext();
        }
    }
}
class Node{
    private Node pre;
    private Node next;
    private int no;
    private String name;
    private String nickname;
    public Node(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
    public Node getPre() {
        return pre;
    }
    public void setPre(Node pre) {
        this.pre = pre;
    }
    public Node getNext() {
        return next;
    }
    public void setNext(Node next) {
        this.next = next;
    }
    public int getNo() {
        return no;
    }
    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getNickname() {
        return nickname;
    }
    public void setNickname(String nickname) {
        this.nickname = nickname;
    }
}

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