数据结构与算法之链表4---双向链表

在单链表的删除中，由于单向链表中只包含指向其后继节点的引用，所以无法立即访问到它的前驱节点。所以在删除的方法中我们借助一个循环来寻找tail的前驱节点。尽管这个前驱节点可以说可见不可达，但是为了删除它仍然不得不扫描整个链表才能恰好停在tail的前一个节点处。对一个长链表，或者是需要频繁执行这个删除方法的情况，会严重妨碍处理链表的速度。为了避免这个问题，可以重新定义链表，使表中每一个节点有两个引用雨，一个指向其前驱节点，一个指向其后继节点。这种链表叫做双向链表。

一、双向链表的类的定义

class DoubleLinkNode{    public int info;    public DoubleLinkNode next;    public DoubleLinkNode prev;    public DoubleLinkNode(int e1)
{this(e1,null,null);
}    public DoubleLinkNode(int e1,DoubleLinkNode next, DoubleLinkNode prev){    this.info=e1;this.next=next;this.prev=prev;
}
}

 

二、双向链表的基本操作的实现（重点讲解删除和插入）

插入：双向链表的插入需要一下步骤：将e节点插入到a和b中





具体实现过程如下：

1）创建一个空节点

2）将其info域设置为e

3）将e的前驱节点指向a

4）将e的后继节点指向b

5）将b的前驱节点指向e

6）将a的后继节点指向e

注意：步骤3）和步骤4）可以调换顺序，但是步骤5）不能先执行否则会使得a.next提前变成了s，使得插入工作无法进行。我们可以理解为，先搞定s的前趋和后继，再搞定后节点的前趋，最后解决前节点的后继。

/* * 在指定位置后插入一个节点     */public void add(int e1, int insertData){

DoubleLinkNode tmp=head;    while(tmp!=null){if(tmp.info==e1){
DoubleLinkNode insert=new DoubleLinkNode(insertData);
insert.prev=tmp;
insert.next=tmp.next;
tmp.next.prev=insert;
tmp.next=insert;
}
}

}/* * 在头部插入一个节点     */public void addToHead(int e1){    if(!isEmpty())
{
head=new DoubleLinkNode(e1, head, null);
head.next.prev=head;
}    else{
head=tail=new D
3ff0
oubleLinkNode(e1);
}

}/* * 在尾部插入一个节点     */public void addToTail(int e1){    if(!isEmpty()){
tail=new DoubleLinkNode(e1, null, tail);
tail.prev.next=tail;
}else{
head=tail=new DoubleLinkNode(e1);
}

}

删除节点

删除节点需要考虑以下的几种情况:

1)在一个空链表中删除一个节点

2)在表尾删除节点

3)在表中删除节点

4)在表头删除节点

5)在只含有一个节点的链表中删除一个节点

删除的代码如下：

/* * 在表尾删除一个节点：时间复杂度O(1)     */public int deleteFromTail()
{if(!isEmpty())
{int e1=tail.info;if(head==tail)//只有一个节点的情况   head=tail=null;else{
tail=tail.prev;
tail.next=null;
}return e1;
}return 0;
}/* * 在表中删除节点：时间复杂度O(n)     */public int delete(int e1){

DoubleLinkNode tmp=head;int data;    if(tmp!=null){for(tmp=head;tmp!=null&&tmp.info!=e1;tmp=tmp.next);
tmp.prev.next=tmp.next;
tmp.next.prev=tmp.prev;
data=tmp.info;return data;
}return 0;

}/* * 在表头删除节点：时间复杂度O(1)     */public int deleteFromHead()
{if(!isEmpty())
{int e1=head.info;if(head==tail)
head=tail=null;else{
head=head.next;
head.prev=null;
}return e1;
}return 0;
}

 

双向链表的基本操作完整代码如下：

package com.linkedlist;public class DoubleLinkedList {    private DoubleLinkNode head,tail;    public DoubleLinkedList(){
head=tail=null;
}    /* * 判断链表是否为空     */public boolean isEmpty(){return head==null;
}/* * 置空链表     */public void setToNull()
{
head=tail=null;
}    /* * 在指定位置后插入一个节点:时间复杂度O(n)     */public void add(int e1, int insertData){

DoubleLinkNode tmp=head;    if(tmp!=null){for(tmp=head;tmp!=null;tmp=tmp.next)if(tmp.info==e1){
DoubleLinkNode insert=new DoubleLinkNode(insertData);
insert.prev=tmp;
insert.next=tmp.next;
tmp.next.prev=insert;
tmp.next=insert;
}
}

}/* * 在头部插入一个节点:时间复杂度O(1)     */public void addToHead(int e1){    if(!isEmpty())
{
head=new DoubleLinkNode(e1, head, null);
head.next.prev=head;
}    else{
head=tail=new DoubleLinkNode(e1);
}

}/* * 在尾部插入一个节点:时间复杂度O(1)     */public void addToTail(int e1){    if(!isEmpty()){
tail=new DoubleLinkNode(e1, null, tail);
tail.prev.next=tail;
}else{
head=tail=new DoubleLinkNode(e1);
}

}/* * 在表尾删除一个节点：时间复杂度O(1)     */public int deleteFromTail()
{if(!isEmpty())
{int e1=tail.info;if(head==tail)//只有一个节点的情况   head=tail=null;else{
tail=tail.prev;
tail.next=null;
}return e1;
}return 0;
}/* * 在表中删除节点：时间复杂度O(n)     */public int delete(int e1){

DoubleLinkNode tmp=head;int data;    if(tmp!=null){for(tmp=head;tmp!=null&&tmp.info!=e1;tmp=tmp.next);
tmp.prev.next=tmp.next;
tmp.next.prev=tmp.prev;
data=tmp.info;return data;
}return 0;

}/* * 在表头删除节点：时间复杂度O(1)     */public int deleteFromHead()
{if(!isEmpty())
{int e1=head.info;if(head==tail)
head=tail=null;else{
head=head.next;
head.prev=null;
}return e1;
}return 0;
}/* * 查找：时间复杂度O(n)     */public int find(int e1)
{
DoubleLinkNode tmp;    for(tmp=head;tmp!=null&&tmp.info!=e1;tmp=tmp.next);if(tmp==null)return 0;elsereturn tmp.info;

}/* * 遍历节点：时间复杂度O(n)     */public void printAll(){    for(DoubleLinkNode tmp=head;tmp!=null;tmp=tmp.next)
{
System.out.print(tmp.info+"  ");
}
}    public static void main(String[] args){

DoubleLinkedList list=new DoubleLinkedList();    int[] a=new int[10];    for(int i=0;i<10;i++)
{
a[i]=i+1;
}    for(int i=0;i<10;i++)
{
list.addToTail(a[i]);
}
System.out.println("新的双向链表如下：");
list.printAll();

list.add(5, 11);
System.out.println("插入11后的链表如下：");
list.printAll();

list.delete(6);
System.out.println("删除6后的链表如下：");
list.printAll();
}
}class DoubleLinkNode{    public int info;    public DoubleLinkNode next=null;    public DoubleLinkNode prev=null;    public DoubleLinkNode(int e1)
{this.info=e1;
}    public DoubleLinkNode(int e1,DoubleLinkNode next, DoubleLinkNode prev){    this.info=e1;this.next=next;this.prev=prev;
}
}