双链表的实现
基本概念
每一个节点都存储上一个和下一个节点的指针
实现思路
创建一个节点结构体
- 每个节点都有上节点指针与下节点指针
- 每个节点都有一个key => value
创建一个链表结构体
- 链表容量大小属性
- 链表大小属性
- 链表锁, 实现并发安全
- 链表头节点
- 链表尾节点
实现链表操作方法
- 添加头部节点操作AppendHead
- 添加尾部节点操作AppendTail
- 追加尾部节点操作Append
- 插入任意节点操作Insert
- 删除任意节点操作Remove
- 删除头部节点操作RemoveHead
- 删除尾部节点操作RemoveTail
- 获取指定位置的节点Get
- 搜索任意节点Search
- 获取链表大小GetSize
- 打印所有节点操作Print
- 反转所有节点操作Reverse
总结
- 学好算法是一个不断积累的过程
- 学习时还需做到知行合一
- 实现时需要多做用例测试.
代码解析
定义节点的结构体
type DoubleNode struct {
Key int //键
Value interface{} //值
Prev *DoubleNode //上一个节点指针
Next *DoubleNode //下一个节点指针
Freq int //频率次数.为了给LFU使用的
}定义一个双链表的结构体
//定义一个双链表的结构
type DoubleList struct {
lock *sync.RWMutex //锁
Capacity uint //最大容量
Size uint //当前容量
Head *DoubleNode //头节点
Tail *DoubleNode //尾部节点
}初使双链表
//初使双链表
func New(capacity uint) *DoubleList {
list := new(DoubleList)
list.Capacity = capacity
list.lock = new(sync.RWMutex)
list.Size = 0
list.Head = nil
list.Tail = nil
return list
}添加头部节点
实现思路
- 先判断容量大小
判断头部是否为空,
- 如果为空则添加新节点
- 如果不为空则更改现有的节点,并添加上
func (list *DoubleList) AddHead(node *DoubleNode) bool {
//判断容量是否为0
if list.Capacity == 0 {
return false
}
list.lock.Lock()
defer list.lock.Unlock()
//判断头部节点是否为nil
if list.Head == nil {
list.Head = node
list.Tail = node
} else { //存在头部节点
list.Head.Prev = node //将旧头部节点上一个节点指向新节点
node.Next = list.Head //新头部节点下一个节点指向旧头部节点
list.Head = node //设置新的头部节点
list.Head.Prev = nil //将新的头部节点上一个节点设置NIL
}
list.Size++
return true
}添加尾部元素
实现思路
- 先判断容量大小
判断尾部是否为空,
- 如果为空则添加新节点
- 如果不为空则更改现有的节点,并添加上
func (list *DoubleList) AddTail(node *DoubleNode) bool {
//判断是否有容量,
if list.Capacity == 0 {
return false
}
list.lock.Lock()
defer list.lock.Unlock()
//判断尾部是否为空
if list.Tail == nil {
list.Tail = node
list.Head = node
} else {
//旧的尾部下个节点指向新节点
list.Tail.Next = node
//追加新节点时,先将node的上节点指向旧的尾部节点
node.Prev = list.Tail
//设置新的尾部节点
list.Tail = node
//新的尾部下个节点设置为空
list.Tail.Next = nil
}
//双链表大小+1
list.Size++
return true
}添加任意位置元素
实现思路
- 判断容量大小
- 判断链表大小
- 第一种: 如果插入的位置大于当前长度则尾部添加
- 第二种: 如果插入的位置等于0则,头部添加
第三种: 中间插入节点
- 先取出要插入位置的节点,假调为C节点
- 介于A, C之间, 插入一个B节点
- A的下节点应该是B, 即C的上节点的下节点是B
- B的上节点是C的上节点
- B的下节点是C
//添加任意位置元素
func (list *DoubleList) Insert(index uint, node *DoubleNode) bool {
//容量满了
if list.Size == list.Capacity {
return false
}
//如果没有节点
if list.Size == 0 {
return list.Append(node)
}
//如果插入的位置大于当前长度则尾部添加
if index > list.Size {
return list.AddTail(node)
}
//如果插入的位置等于0则,头部添加
if index == 0 {
return list.AddHead(node)
}
//取出要插入位置的节点
nextNode := list.Get(index)
list.lock.Lock()
defer list.lock.Unlock()
//中间插入:
//假设已有A, C节点, 现在要插入B节点
// nextNode即是C节点,
//A的下节点应该是B, 即C的上节点的下节点是B
nextNode.Prev.Next = node
//B的上节点是C的上节点
node.Prev = nextNode.Prev
//B的下节点是C
node.Next = nextNode
//C的上节点是B
nextNode.Prev = node
list.Size++
return true
}删除头部节点
实现思路
- 判断头部是否为空
- 将头部节点取出来
判断头部是否有下一个节点
- 没有下一个节点,则说明只有一个节点, 删除本身,无须移动指针位置
- 如果有下一个节点,则头部下一个节点即是头部节点.
//删除头部节点
func (list *DoubleList) RemoveHead() *DoubleNode {
//判断头部节点是否为空
if list.Head == nil {
return nil
}
list.lock.Lock()
defer list.lock.Unlock()
//将头部节点取出来
node := list.Head
//判断头部是否有下一个节点
if node.Next != nil {
list.Head = node.Next
list.Head.Prev = nil
} else { //如果没有下一个节点, 说明只有一个节点
list.Head, list.Tail = nil, nil
}
list.Size--
return node
}删除尾部节点
实现思路
- 判断尾部节点是否为空
- 取出尾部节点
判断尾部节点的上一个节点是否存在
- 不存在:则说明只有一个节点, 删除本身,无须移动指针位置
- 如果存在上一个节点,则尾部的上一个节点即是尾部节点.
//删除尾部节点
func (list *DoubleList) RemoveTail() *DoubleNode {
//判断尾部节点是否为空
if list.Tail == nil {
return nil
}
list.lock.Lock()
defer list.lock.Unlock()
//取出尾部节点
node := list.Tail
//判断尾部节点的上一个是否存在
if node.Prev != nil {
list.Tail = node.Prev
list.Tail.Next = nil
}
list.Size--
return node
}删除任意元素
实现思路
- 判断是否是头部节点
- 判断是否是尾部节点
否则为中间节点,需要移动上下节点的指针位置.并实现元素删除
- 将上一个节点的下一节点指针指向下节点
- 将下一个节点的上一节点指针指向上节点
//删除任意元素
func (list *DoubleList) Remove(node *DoubleNode) *DoubleNode {
//判断是否是头部节点
if node == list.Head {
return list.RemoveHead()
}
//判断是否是尾部节点
if node == list.Tail {
return list.RemoveTail()
}
list.lock.Lock()
defer list.lock.Unlock()
//节点为中间节点
//则需要:
//将上一个节点的下一节点指针指向下节点
//将下一个节点的上一节点指针指向上节点
node.Prev.Next = node.Next
node.Next.Prev = node.Prev
list.Size--
return node
}