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Java語言中鏈表與雙向鏈表的完成

[摘要]鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在程序設(shè)計(jì)中占有很重要的地位。C語言和C++語言中是用指針來實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)的,由于Java語言不提供指針,所以有人認(rèn)為在Java語言中不能實(shí)現(xiàn)鏈表,其實(shí)不然,Java語言比C和C++更容易實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)。Java語言中的對象引用實(shí)際上是一個(gè)指針(本文中的指針均為概念上的意義,...
鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在程序設(shè)計(jì)中占有很重要的地位。C語言和C++語言中是用指針來實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)的,由于Java語言不提供指針,所以有人認(rèn)為在Java語言中不能實(shí)現(xiàn)鏈表,其實(shí)不然,Java語言比C和C++更容易實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu)。Java語言中的對象引用實(shí)際上是一個(gè)指針(本文中的指針均為概念上的意義,而非語言提供的數(shù)據(jù)類型),所以我們可以編寫這樣的類來實(shí)現(xiàn)鏈表中的結(jié)點(diǎn)。

  class Node
  {
  Object data;
  Node next;//指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
  }
  將數(shù)據(jù)域定義成Object類是因?yàn)镺bject類是廣義超類,任何類對象都可以給其賦值,增加了代碼的通用性。為了使鏈表可以被訪問還需要定義一個(gè)表頭,表頭必須包含指向第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針和指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針。為了便于在鏈表尾部增加結(jié)點(diǎn),還可以增加一指向鏈表尾部的指針,另外還可以用一個(gè)域來表示鏈表的大小,當(dāng)調(diào)用者想得到鏈表的大小時(shí),不必遍歷整個(gè)鏈表。下圖是這種鏈表的示意圖:
鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
  我們可以用類List來實(shí)現(xiàn)鏈表結(jié)構(gòu),用變量Head、Tail、Length、Pointer來實(shí)現(xiàn)表頭。存儲當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針時(shí)有一定的技巧,Pointer并非存儲指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針,而是存儲指向它的前趨結(jié)點(diǎn)的指針,當(dāng)其值為null時(shí)表示當(dāng)前結(jié)點(diǎn)是第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。那么為什么要這樣做呢?這是因?yàn)楫?dāng)刪除當(dāng)前結(jié)點(diǎn)后仍需保證剩下的結(jié)點(diǎn)構(gòu)成鏈表,如果Pointer指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn),則會(huì)給操作帶來很大困難。那么如何得到當(dāng)前結(jié)點(diǎn)呢,我們定義了一個(gè)方法cursor(),返回值是指向當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針。類List還定義了一些方法來實(shí)現(xiàn)對鏈表的基本操作,通過運(yùn)用這些基本操作我們可以對鏈表進(jìn)行各種操作。例如reset()方法使第一個(gè)結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)。insert(Object d)方法在當(dāng)前結(jié)點(diǎn)前插入一個(gè)結(jié)點(diǎn),并使其成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)。remove()方法刪除當(dāng)前結(jié)點(diǎn)同時(shí)返回其內(nèi)容,并使其后繼結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn),如果刪除的是最后一個(gè)結(jié)點(diǎn),則第一個(gè)結(jié)點(diǎn)變?yōu)楫?dāng)前結(jié)點(diǎn)。
  鏈表類List的源代碼如下:
  import java.io.*;
  public class List  
  {
  /*用變量來實(shí)現(xiàn)表頭*/
  private Node Head=null;
  private Node Tail=null;
  private Node Pointer=null;
  private int Length=0;
public void deleteAll()
  /*清空整個(gè)鏈表*/
  {
  Head=null;
  Tail=null;
  Pointer=null;
  Length=0;
  }
  public void reset()
  /*鏈表復(fù)位,使第一個(gè)結(jié)點(diǎn)
成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
  {
  Pointer=null;
  }
  public boolean isEmpty()
  /*判斷鏈表是否為空*/
  {
  return(Length==0);
  }
  public boolean isEnd()
  /*判斷當(dāng)前結(jié)點(diǎn)是否
為最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)*/
  {
  if(Length==0)
  throw new java.lang.NullPointerException();
  else if(Length==1)
  return true;
  else
  return(cursor()==Tail);
  }
  public Object nextNode()
  /*返回當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的值,
并使其成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
  {
  if(Length==1)
  throw new java.util.NoSuchElementException();
  else if(Length==0)
  throw new java.lang.NullPointerException();
  else
  {
  Node temp=cursor();
  Pointer=temp;
  if(temp!=Tail)
  return(temp.next.data);
  else
  throw new java.util.NoSuchElementException();
  }
  }
  public Object currentNode()
  /*返回當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的值*/
  {
  Node temp=cursor();
  return temp.data;
  }
  
  public void insert(Object d)
  /*在當(dāng)前結(jié)點(diǎn)前插入一個(gè)結(jié)點(diǎn),
并使其成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
  {
  Node e=new Node(d);
  if(Length==0)
  {
  Tail=e;
  Head=e;
  }
  else
  {
  Node temp=cursor();
  e.next=temp;
  if(Pointer==null)
  Head=e;
  else
  Pointer.next=e;
  }
  Length++;
  }
  public int size()
  /*返回鏈表的大。/
  {
  return (Length);
  }
  public Object remove()
  /*將當(dāng)前結(jié)點(diǎn)移出鏈表,下一個(gè)結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn),如果移出的結(jié)點(diǎn)是最后一個(gè)結(jié)點(diǎn),則第一個(gè)結(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/
  {
  Object temp;
  if(Length==0)
  throw new java.util.NoSuchElementException();
  else if(Length==1)
  {
  temp=Head.data;
  deleteAll();
  }
  else
  {
  Node cur=cursor();
  temp=cur.data;
  if(cur==Head)
  Head=cur.next;
  else if(cur==Tail)
  {
  Pointer.next=null;
  Tail=Pointer;
  reset();
  }
  else
  Pointer.next=cur.next;
  Length--;
  }
  return temp;
  }
  private Node cursor()
  /*返回當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的指針*/
  {
  if(Head==null)
  throw new java.lang.NullPointerException();
  else if(Pointer==null)
  return Head;
  else
  return Pointer.next;
  }
  public static void main(String[] args)
  /*鏈表的簡單應(yīng)用舉例*/
  {
  List a=new List ();
  for(int i=1;i<=10;i++)
  a.insert(new Integer(i));
  System.out.println(a.currentNode());
  while(!a.isEnd())
  System.out.println(a.nextNode());
  a.reset();
  while(!a.isEnd())
  {
  a.remove();
  }
  a.remove();
  a.reset();
  if(a.isEmpty())
  System.out.println("There is no Node in List  \n");
  System.in.println("You can press return to quit\n");
  try
  {
  System.in.read();
//確保用戶看清程序運(yùn)行結(jié)果
  }
  catch(IOException e)
  {}
  }
  }
  class Node
  /*構(gòu)成鏈表的結(jié)點(diǎn)定義*/
  {
  Object data;
  Node next;
  Node(Object d)
  {
  data=d;
  next=null;
  }
  }
  讀者還可以根據(jù)實(shí)際需要定義新的方法來對鏈表進(jìn)行操作。雙向鏈表可以用類似的方法實(shí)現(xiàn)只是結(jié)點(diǎn)的類增加了一個(gè)指向前趨結(jié)點(diǎn)的指針。
  可以用這樣的代碼來實(shí)現(xiàn):
  class Node
  {
  Object data;
  Node next;
  Node previous;
  Node(Object d)
  {
  data=d;
  next=null;
  previous=null;
  }
  }
  當(dāng)然,雙向鏈表基本操作的實(shí)現(xiàn)略有不同。鏈表和雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)方法,也可以用在堆棧和隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)中,這里就不再多寫了,有興趣的讀者可以將List類的代碼稍加改動(dòng)即可。