线性表是一种线性结构，它是具有相同类型的n(n≥0)个数据元素组成的有限序列。本章先介绍线性表的几个基本组成部分：数组、单向链表、双向链表；随后给出双向链表的Java语言实现。内容包括：
数组
单向链表
双向链表
数组有上界和下界，数组的元素在上下界内是连续的。
存储10,20,30,40,50的数组的示意图如下：
数组的特点是：数据是连续的；随机访问速度快。
数组中稍微复杂一点的是多维数组和动态数组。对于C语言而言，多维数组本质上也是通过一维数组实现的。至于动态数组，是指数组的容量能动态增长的数组；对于C语言而言，若要提供动态数组，需要手动实现；而对于C++而言，STL提供了Vector；对于Java而言，Collection集合中提供了ArrayList和Vector。
单向链表(单链表)是链表的一种，它由节点组成，每个节点都包含下一个节点的指针。
单链表的示意图如下：
表头为空，表头的后继节点是"节点10"(数据为10的节点)，"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点)，...
单链表删除节点
删除"节点30"
删除之前："节点20"的后继节点为"节点30"，而"节点30" 的后继节点为"节点40"。
删除之后："节点20"的后继节点为"节点40"。
单链表添加节点
在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"
添加之前："节点10"的后继节点为"节点20"。
添加之后："节点10"的后继节点为"节点15"，而"节点15" 的后继节点为"节点20"。
单链表的特点是：节点的链接方向是单向的；相对于数组来说，单链表的的随机访问速度较慢，但是单链表删除/添加数据的效率很高。
双向链表(双链表)是链表的一种。和单链表一样，双链表也是由节点组成，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。
双链表的示意图如下：
表头为空，表头的后继节点为"节点10"(数据为10的节点)；"节点10"的后继节点是"节点20"(数据为10的节点)，"节点20"的前继节点是"节点10"；"节点20"的后继节点是"节点30"，"节点30"的前继节点是"节点20"；...；末尾节点的后继节点是表头。
双链表删除节点
删除"节点30"
删除之前："节点20"的后继节点为"节点30"，"节点30" 的前继节点为"节点20"。"节点30"的后继节点为"节点40"，"节点40" 的前继节点为"节点30"。
删除之后："节点20"的后继节点为"节点40"，"节点40" 的前继节点为"节点20"。
双链表添加节点
在"节点10"与"节点20"之间添加"节点15"
添加之前："节点10"的后继节点为"节点20"，"节点20" 的前继节点为"节点10"。
添加之后："节点10"的后继节点为"节点15"，"节点15" 的前继节点为"节点10"。"节点15"的后继节点为"节点20"，"节点20" 的前继节点为"节点15"。
实现代码
双链表类(DoubleLink.java)
/**
*Java 实现的双向链表。
* 注：java自带的集合包中有实现双向链表，路径是:java.util.LinkedList
*
*@author skywang
*@date 2013/11/07
*/
public class DoubleLink<T> {
// 表头
private DNode<T> mHead;
// 节点个数
private int mCount;
// 双向链表“节点”对应的结构体
private class DNode<T> {
public DNode prev;
public DNode next;
public T value;
public DNode(T value, DNode prev, DNode next) {
this.value = value;
this.prev = prev;
this.next = next;
}
}
// 构造函数
public DoubleLink() {
// 创建“表头”。注意：表头没有存储数据！
mHead = new DNode<T>(null, null, null);
mHead.prev = mHead.next = mHead;
// 初始化“节点个数”为0
mCount = 0;
}
// 返回节点数目
public int size() {
return mCount;
}
// 返回链表是否为空
public boolean isEmpty() {
return mCount==0;
}
// 获取第index位置的节点
private DNode<T> getNode(int index) {
if (index<0 || index>=mCount)
throw new IndexOutOfBoundsException();
// 正向查找
if (index <= mCount/2) {
DNode<T> node = mHead.next;
for (int i=0; i<index; i++)
node = node.next;
return node;
}
// 反向查找
DNode<T> rnode = mHead.prev;
int rindex = mCount - index -1;
for (int j=0; j<rindex; j++)
rnode = rnode.prev;
return rnode;
}
// 获取第index位置的节点的值
public T get(int index) {
return getNode(index).value;
}
// 获取第1个节点的值
public T getFirst() {
return getNode(0).value;
}
// 获取最后一个节点的值
public T getLast() {
return getNode(mCount-1).value;
}
// 将节点插入到第index位置之前
public void insert(int index, T t) {
if (index==0) {
DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead, mHead.next);
mHead.next.prev = node;
mHead.next = node;
mCount++;
return ;
}
DNode<T> inode = getNode(index);
DNode<T> tnode = new DNode<T>(t, inode.prev, inode);
inode.prev.next = tnode;
inode.next = tnode;
mCount++;
return ;
}
// 将节点插入第一个节点处。
public void insertFirst(T t) {
insert(0, t);
}
// 将节点追加到链表的末尾
public void appendLast(T t) {
DNode<T> node = new DNode<T>(t, mHead.prev, mHead);
mHead.prev.next = node;
mHead.prev = node;
mCount++;
}
// 删除index位置的节点
public void del(int index) {
DNode<T> inode = getNode(index);
inode.prev.next = inode.next;
inode.next.prev = inode.prev;
inode = null;
mCount--;
}
// 删除第一个节点
public void deleteFirst() {
del(0);
}
// 删除最后一个节点
public void deleteLast() {
del(mCount-1);
}
}
测试程序(DlinkTest.java)
/**
*Java 实现的双向链表。
* 注：java自带的集合包中有实现双向链表，路径是:java.util.LinkedList
*
*@author skywang
*@date 2013/11/07
*/
public class DlinkTest {
// 双向链表操作int数据
private static void int_test() {
int[] iarr = {10, 20, 30, 40};
System.out.println("\n----int_test----");
// 创建双向链表
DoubleLink<Integer> dlink = new DoubleLink<Integer>();
dlink.insert(0, 20); // 将 20 插入到第一个位置
dlink.appendLast(10); // 将 10 追加到链表末尾
dlink.insertFirst(30); // 将 30 插入到第一个位置
// 双向链表是否为空
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty());
// 双向链表的大小
System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size());
// 打印出全部的节点
for (int i=0; i<dlink.size(); i++)
System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i));
}
private static void string_test() {
String[] sarr = {"ten", "twenty","thirty", "forty"};
System.out.println("\n----string_test----");
// 创建双向链表
DoubleLink<String> dlink = new DoubleLink<String>();
dlink.insert(0, sarr[1]); // 将 sarr中第2个元素 插入到第一个位置
dlink.appendLast(sarr[0]); // 将 sarr中第1个元素 追加到链表末尾
dlink.insertFirst(sarr[2]); // 将 sarr中第3个元素 插入到第一个位置
// 双向链表是否为空
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty());
// 双向链表的大小
System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size());
// 打印出全部的节点
for (int i=0; i<dlink.size(); i++)
System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i));
}
// 内部类
private static class Student {
private int id;
private String name;
public Student(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "["+id+", "+name+"]";
}
}
private static Student[] students = new Student[]{
new Student(10, "sky"),
new Student(20, "jody"),
new Student(30, "vic"),
new Student(40, "dan"),
};
private static void object_test() {
System.out.println("\n----object_test----");
// 创建双向链表
DoubleLink<Student> dlink = new DoubleLink<Student>();
dlink.insert(0, students[1]); // 将 students中第2个元素插入到第一个位置
dlink.appendLast(students[0]); // 将 students中第1个元素追加到链表末尾
dlink.insertFirst(students[2]); // 将 students中第3个元素插入到第一个位置
// 双向链表是否为空
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", dlink.isEmpty());
// 双向链表的大小
System.out.printf("size()=%d\n", dlink.size());
// 打印出全部的节点
for (int i=0; i<dlink.size(); i++) {
System.out.println("dlink("+i+")="+ dlink.get(i));
}
}
public static void main(String[] args) {
int_test(); // 演示向双向链表操作“int数据”。
string_test(); // 演示向双向链表操作“字符串数据”。
object_test(); // 演示向双向链表操作“对象”。
}
}
运行结果
----int_test----
isEmpty()=false
size()=3
dlink(0)=30
dlink(1)=20
dlink(2)=10
----string_test----
isEmpty()=false
size()=3
dlink(0)=thirty
dlink(1)=twenty
dlink(2)=ten
----object_test----
isEmpty()=false
size()=3
dlink(0)=[30, vic]
dlink(1)=[20, jody]
dlink(2)=[10, sky]
本章会先对栈的原理进行介绍，然后通过Java三种语言来演示栈的实现示例。注意：本文所说的栈是数据结构中的栈，而不是内存模型中栈。内容包括：
1. 栈的介绍
2. 栈的Java实现
栈（stack），是一种线性存储结构，它有以下几个特点：
(01) 栈中数据是按照"后进先出（LIFO, Last In First Out）"方式进出栈的。
(02) 向栈中添加/删除数据时，只能从栈顶进行操作。
栈通常包括的三种操作：push、peek、pop。
push -- 向栈中添加元素。
peek -- 返回栈顶元素。
pop -- 返回并删除栈顶元素的操作。
1. 栈的示意图
栈中的数据依次是 30 --> 20 --> 10
2. 出栈
出栈前：栈顶元素是30。此时，栈中的元素依次是 30 --> 20 --> 10
出栈后：30出栈之后，栈顶元素变成20。此时，栈中的元素依次是 20 --> 10
3. 入栈
入栈前：栈顶元素是20。此时，栈中的元素依次是 20 --> 10
入栈后：40入栈之后，栈顶元素变成40。此时，栈中的元素依次是 40 --> 20 --> 10
JDK包中也提供了"栈"的实现，它就是集合框架中的Stack类。关于Stack类的原理，在"Java 集合系列07之 Stack详细介绍(源码解析)和使用示例"中，已经详细介绍过了。本部分给出2种Java实现
Java实现一：数组实现的栈，能存储任意类型的数据。
Java实现二：Java的 Collection集合中自带的"栈"(stack)的示例。
1. Java实现一：数组实现的栈，能存储任意类型的数据
实现代码(GeneralArrayStack.java)
/**
*Java : 数组实现的栈，能存储任意类型的数据
*
*@author skywang
*@date 2013/11/07
*/
import java.lang.reflect.Array;
public class GeneralArrayStack<T> {
private static final int DEFAULT_SIZE = 12;
private T[] mArray;
private int count;
public GeneralArrayStack(Class<T> type) {
this(type, DEFAULT_SIZE);
}
public GeneralArrayStack(Class<T> type, int size) {
// 不能直接使用mArray = new T[DEFAULT_SIZE];
mArray = (T[]) Array.newInstance(type, size);
count = 0;
}
// 将val添加到栈中
public void push(T val) {
mArray[count++] = val;
}
// 返回“栈顶元素值”
public T peek() {
return mArray[count-1];
}
// 返回“栈顶元素值”，并删除“栈顶元素”
public T pop() {
T ret = mArray[count-1];
count--;
return ret;
}
// 返回“栈”的大小
public int size() {
return count;
}
// 返回“栈”是否为空
public boolean isEmpty() {
return size()==0;
}
// 打印“栈”
public void PrintArrayStack() {
if (isEmpty()) {
System.out.printf("stack is Empty\n");
}
System.out.printf("stack size()=%d\n", size());
int i=size()-1;
while (i>=0) {
System.out.println(mArray[i]);
i--;
}
}
public static void main(String[] args) {
String tmp;
GeneralArrayStack<String> astack = new GeneralArrayStack<String>(String.class);
// 将10, 20, 30 依次推入栈中
astack.push("10");
astack.push("20");
astack.push("30");
// 将“栈顶元素”赋值给tmp，并删除“栈顶元素”
tmp = astack.pop();
System.out.println("tmp="+tmp);
// 只将“栈顶”赋值给tmp，不删除该元素.
tmp = astack.peek();
System.out.println("tmp="+tmp);
astack.push("40");
astack.PrintArrayStack(); // 打印栈
}
}
运行结果：
tmp=30
tmp=20
stack size()=3
40
20
10
结果说明：GeneralArrayStack是通过数组实现的栈，而且GeneralArrayStack中使用到了泛型。
2. Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"栈"(stack)的示例
实现代码(StackTest.java)
import java.util.Stack;
/**
*Java : java集合包中的Stack的演示程序
*
*@author skywang
*@date 2013/11/07
*/
public class StackTest {
public static void main(String[] args) {
int tmp=0;
Stack<Integer> astack = new Stack<Integer>();
// 将10, 20, 30 依次推入栈中
astack.push(10);
astack.push(20);
astack.push(30);
// 将“栈顶元素”赋值给tmp，并删除“栈顶元素”
tmp = astack.pop();
//System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);
// 只将“栈顶”赋值给tmp，不删除该元素.
tmp = (int)astack.peek();
//System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);
astack.push(40);
while(!astack.empty()) {
tmp = (int)astack.pop();
System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);
}
}
}
运行结果：
tmp=40
tmp=20
tmp=10
本章和介绍"栈"时的流程一样，先对队列进行介绍，然后给出队列Java语言的实现。内容包括：
1. 队列的介绍
2. 队列的Java实现
队列（Queue），是一种线性存储结构。它有以下几个特点：
(01) 队列中数据是按照"先进先出（FIFO, First-In-First-Out）"方式进出队列的。
(02) 队列只允许在"队首"进行删除操作，而在"队尾"进行插入操作。
队列通常包括的两种操作：入队列 和 出队列。
1. 队列的示意图
队列中有10，20，30共3个数据。
2. 出队列
出队列前：队首是10，队尾是30。
出队列后：出队列(队首)之后。队首是20，队尾是30。
3. 入队列
入队列前：队首是20，队尾是30。
入队列后：40入队列(队尾)之后。队首是20，队尾是40。
JDK包Queue中的也提供了"队列"的实现。JDK中的Queue接口就是"队列"，它的实现类也都是队列，用的最多的是LinkedList。本部分介绍给出2种Java实现
1. Java实现一：数组实现的队列，能存储任意类型的数据。
2. Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"队列"(LinkedList)的示例。
1. Java实现一：数组实现的队列，能存储任意类型的数据
实现代码(ArrayQueue.java)
/**
*Java : 数组实现“队列”，只能存储int数据。
*
*@author skywang
*@date 2013/11/07
*/
public class ArrayQueue {
private int[] mArray;
private int mCount;
public ArrayQueue(int sz) {
mArray = new int[sz];
mCount = 0;
}
// 将val添加到队列的末尾
public void add(int val) {
mArray[mCount++] = val;
}
// 返回“队列开头元素”
public int front() {
return mArray[0];
}
// 返回“队首元素值”，并删除“栈顶元素”
public int pop() {
int ret = mArray[0];
mCount--;
for (int i=1; i<=mCount; i++)
mArray[i-1] = mArray[i];
return ret;
}
// 返回“队列”的大小
public int size() {
return mCount;
}
// 返回“队列”是否为空
public boolean isEmpty() {
return size()==0;
}
public static void main(String[] args) {
int tmp=0;
ArrayQueue astack = new ArrayQueue(12);
// 将10, 20, 30 依次推入队中
astack.add(10);
astack.add(20);
astack.add(30);
// 将“队首元素”赋值给tmp，并删除“队首元素”
tmp = astack.pop();
System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);
// 只将“队首”赋值给tmp，不删除该元素.
tmp = astack.front();
System.out.printf("tmp=%d\n", tmp);
astack.add(40);
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", astack.isEmpty());
System.out.printf("size()=%d\n", astack.size());
while (!astack.isEmpty()) {
System.out.printf("size()=%d\n", astack.pop());
}
}
}
运行结果：
tmp=10
tmp=20
isEmpty()=false
size()=3
size()=20
size()=30
size()=40
结果说明：ArrayQueue是通过数组实现的队列，而且ArrayQueue中使用到了int型，因此它只支持int类型的数据。
2. Java实现二：Java的 Collection集合 中自带的"队列"(LinkedList)的示例
实现代码(QueueTest.java)
import java.util.Stack;
/**
* 用“栈”实现队列
*
*@author skywang
*/
public class StackList<T> {
// 向队列添加数据时：(01) 将“已有的全部数据”都移到mIn中。 (02) 将“新添加的数据”添加到mIn中。
private Stack<T> mIn =null;
// 从队列获取元素时：(01) 将“已有的全部数据”都移到mOut中。(02) 返回并删除mOut栈顶元素。
private Stack<T> mOut = null;
// 统计计数
private int mCount = 0;
public StackList() {
mIn = new Stack<T>();
mOut = new Stack<T>();
mCount = 0;
}
private void add(T t) {
// 将“已有的全部数据”都移到mIn中
while (!mOut.empty())
mIn.push(mOut.pop());
// 将“新添加的数据”添加到mIn中
mIn.push(t);
// 统计数+1
mCount++;
}
private T get() {
// 将“已有的全部数据”都移到mOut中
while (!mIn.empty())
mOut.push(mIn.pop());
// 统计数-1
mCount--;
// 返回并删除mOut栈顶元素
return mOut.pop();
}
private int size() {
return mCount;
}
private boolean isEmpty() {
return mCount==0;
}
public static void main(String[] args) {
StackList slist = new StackList();
// 将10, 20, 30 依次推入栈中
slist.add(10);
slist.add(20);
slist.add(30);
System.out.printf("isEmpty()=%b\n", slist.isEmpty());
System.out.printf("size()=%d\n", slist.size());
while(!slist.isEmpty()) {
System.out.printf("%d\n", slist.get());
}
}
}
运行结果：
tmp=10
tmp=20
isEmpty()=false
size()=3
tmp=20
tmp=30
tmp=40
仅供个人学习，如有抄袭请包容.....
