Java中LinkedList的模拟实现
?关于LinkedList
LinkedList的底层是用一个双向链表实现的，即一个结点中除了有一个引用指向下一个结点的地址，还有一个引用指向前一个结点的地址
LinkedList还有三个成员变量：
- ?size，表示该链表中结点的个数
- ?first，指向链表首结点
- ?last，指向链表尾结点
模拟实现LinkedList
?准备工作
?创建静态内部类ListNode，后续创建结点都需要Listnode来创建新的结点
private static class ListNode<E> {
ListNode<E> pre; //指向前一个结点
ListNode<E> next; //指向下一个结点
E val; //结点的值
public ListNode(E val){
this.val = val;
}
}?创建成员变量：first，last，size
private ListNode<E> first; //指向链表首结点
private ListNode<E> last; //指向链表尾结点
private int size; //链表结点的个数?重写toString()方法，在进行测试方法的时候需要将链表打印出来
@Override
public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("[");
if(first == null){
sb.append("]");
}else {
ListNode<E> cur = first;
while(cur.next != null){
sb.append(cur.val);
sb.append(",");
cur = cur.next;
}
sb.append(cur.val);
sb.append("]");
}
return sb.toString();
}?头插
?在链表的头部插入结点，这里分两种情况：链表为空，链表不为空
?链表为空：直接将first，last指向该结点，因为这个结点既是第一个结点，也是最后一个结点
?链表不为空：将first的pre执行该结点，再将该结点的next指向first，更新first位置
?在结点头插完后，更新size的长度，进行size++
public void addFirst(E e){
ListNode<E> newNode = new ListNode<>(e);
if(first == null){
first = newNode;
last = newNode;
}else {
first.pre = newNode;
newNode.next = first;
first = newNode;
}
size++;
}?进行测试：依次头插入1，2，3，4，打印list
MyLinkedList<Integer> list = new MyLinkedList<>();
list.addFirst(1);
list.addFirst(2);
list.addFirst(3);
list.addFirst(4);
System.out.println(list);?打印结果：因为是头插，所以打印4，3，2，1
尾插
- ?在链表的尾部插入结点，分两种情况：链表为空，链表不为空
- ?链表为空：直接将first，last指向该结点，该结点既是链表的首结点，又是最后一个结点
- ?链表不为空：last的next执行该节点，该节点的pre指向last，更新last位置
- ?在结点尾插完后，更新size的长度，进行size++
public void addLast(E e){
ListNode<E> newNode = new ListNode<>(e);
if(first == null){
first = newNode;
last = newNode;
}else {
last.next = newNode;
newNode.pre = last;
last = newNode;
}
size++;
}?进行测试：依次尾插入1，2，3，4，打印list
list.addLast(1);
list.addLast(2);
list.addLast(3);
list.addLast(4);
System.out.println(list);?打印结果：因为是尾插，所以打印1，2，3，4
?在任意位置插入
这里分三种情况讨论：在第一个位置插入，在最后一个位置插入，在其他位置插入
?在第一个位置插入：相当于头插，调用addFirst()方法
?在最后一个位置插入：相当于尾插，调用addLast()方法
?在其他位置插入：看下图解析
public boolean addIndex(int index,E e){
ListNode<E> newNode = new ListNode<>(e);
if(index < 0 && index > size){
throw new IndexOutOfBoundsException("addIndex：下标越界");
}
if(index == size){
addLast(e);
}else if(index == 0){
addFirst(e);
}else {
ListNode<E> cur = first;
for(int i = 0;i < index;i++){
cur = cur.next;
}
newNode.pre = cur.pre;
newNode.next = cur;
newNode.pre.next = newNode;
cur.pre = newNode;
size++;
}
return true;
}?进行测试：原来链表为1，2，3，4，在位置0插入1，在位置5插入5，在位置3插入3
list.addIndex(0,1);
list.addIndex(4,5);
list.addIndex(3,3);
System.out.println(list);?打印结果：打印为1，1，2，3，3，4，5
?删除remove
这里分为三种情况：删除的是第一个元素，删除的是最后一个元素，删除其他元素
- ?删除一个元素：将first指向first的next，再将first的pre指向null
- ?删除最后一个元素：将last更新为last的pre位置，再将last的next指向null
?删除其他位置元素：参照下图解析
?删除完后，进行size--操作
public void remove(E e){
ListNode<E> cur = first;
while(cur != null){
if(e.equals(cur.val)){
break;
}
cur = cur.next;
}
if(cur == first){
first = first.next;
first.pre = null;
}else if(cur == last){
last = last.pre;
last.next = null;
}else {
cur.pre.next = cur.next;
cur.next.pre = cur.pre;
}
size--;
}?进行测试：原链表为1，2，3，4，5，删除1，删除5，删除3
list.remove(1);
list.remove(5);
list.remove(3);
System.out.println(list);?打印结果：打印2，4
?删除removeAll
这个与删除一次出现元素e的做法差不多，只是在找到第一次出现元素e时，将它删掉，继续遍历链表
public void removeAll(E e){
ListNode<E> cur = first;
while(cur != null){
if(cur.val.equals(e)){
if(cur == first){
first = first.next;
first.pre = null;
}else if(cur == last){
last = last.pre;
last.next = null;
}else {
cur.pre.next = cur.next;
cur.next.pre = cur.pre;
}
size--;
}
cur = cur.next;
}
}?进行测试：链表为1，2，1，3，1，将所有的1全部删掉
list.removeAll(1);
System.out.println(list);?打印结果：链表中的元素只剩下2，3
找元素下标indexOf
创建一个下标index，从0开始增加，每遍历一个元素进行index++，如果遍历的元素是要找的元素则返回index，当遍历完链表没有要找的元素时，返回-1
public int indexOf(E e){
ListNode<E> cur = first;
int index = 0;
while(cur != null){
if(e.equals(cur.val)){
return index;
}else {
index++;
cur = cur.next;
}
}
return -1;
}?进行测试：链表为1，2，3，4，5，找3的位置和6的位置
System.out.println(list.indexOf(3));
System.out.println(list.indexOf(6));?打印结果：3在下标为2的位置，6不在该链表中，故返回-1
?找元素下标lastIndexOf
这个从链表尾部往前遍历，创建index值为size-1，当元素不为我们要找的元素时，index--，找到返回index，当遍历完整个链表都没有找到时，返回-1
public int lastIndexOf(E e){
ListNode<E> cur = last;
int index = size-1;
while(cur != null){
if(e.equals(cur.val)){
return index;
}else {
cur = cur.pre;
index--;
}
}
return -1;
}?进行测试：链表为1，2，3，3，4，5，找3的位置和6的位置
System.out.println(list.lastIndexOf(3));
System.out.println(list.lastIndexOf(6));?打印结果：最后一个3的下标为3，6不在该链表中
?判断链表是否包含某个元素
这里可以调用indexOf方法，看返回的是不是-1，如果不是-1则说明链表包含该元素，如果返回的是-1，说明链表不包含该元素
public boolean contains(E e){
return -1 != indexOf(e);
}?进行测试：链表为1，2，3，4，5，判断该链表是否包含2和6
boolean ret = list.contains(2);
boolean ret1 = list.contains(6);
System.out.println(ret);
System.out.println(ret1);?输出结果：2在链表中，6不在链表中
获得链表长度
直接返回size即可
public int size(){
return size;
}?进行测试：返回空链表的size，和有元素的size
list.clear();
System.out.println(list.size());
list.addFirst(1);
System.out.println(list.size());?打印结果：
链表判空
判断链表为空有两种方式：判断size是否为0或者判断first是否指向null
public boolean isEmpty(){
//return size==0;
return first==null;
}?进行测试：看有元素的链表是否为空，和空链表是否为空
list.clear();
list.addFirst(1);
boolean ret1 = list.isEmpty();
System.out.println(ret1);
list.clear();
boolean ret2 = list.isEmpty();
System.out.println(ret2);?打印结果：
清空链表
清空操作就是将first指向null，将last指向null，将size置0
public void clear(){
first = null;
last = null;
size = 0;
}?进行测试：执行清空操作，打印list
list.clear();
System.out.println(list);?打印结果：链表中没有元素
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