这是系列文章，每篇文章末尾均附有源代码地址。目的是通过模拟集合框架的简单实现，从而对常用的数据结构和
java集合有个大概的了解。当然实现没有java集合的实现那么复杂，功能也没有那么强大，但是可以通过这些简单的实现窥探到底层的一些共性原理。
一. 双链表的数据结构
双链表是针对于单链表而言的，我们知道，单链表的每个节点有两个域，一个是数据域，存储元素结点的数据，一个是next链域，存储该结点后继元素的地址。而双链表的每个结点有三个域，一个数据域，存储元素结点的数据，两个链域，分别指向它的前驱结点和后继结点，单个结点结构示意图如下所示:
双链表的结构如下图所示：
在单链表中，每个结点只有一个指向其后继结点的链。如果要查找某个结点的前驱结点，需要从链表的头结点开始沿着链表方向逐个遍历，操作效率很低，所以这个时候我们需要使用双链表。
二.双链表的实现
双链表比单链表在结点的数据结构上增加一个指向前驱结点的链，使得某个结点能够直接获取它的前驱结点和后继结点，双链表能够沿着前后两个方向进行遍历，这给链表的操作带来了很大的便利。双链表判断是否为空，遍历等操作和单链表比较类似，下面不再重复讨论，可以参考前面的文章自己实现集合框架(四):单链表的实现，下面主要讨论双链表的插入和删除操作。
1.定义双链表节点类
双链表节点类DoubleLinkNode的定义如下所示：
package org.light4j.dataStructure.linearList.linkList.doubleLink;
/**
* 双链表结点类
*
* @author longjiazuo
*/
public class DoubleLinkNode<E> {
public E data;// 数据元素
public DoubleLinkNode<E> prev;// 前驱结点
public DoubleLinkNode<E> next;// 后继结点
/**
* 指定数据元素,前驱结点和后继结点的构造函数
*
* @param data
* @param prev
* @param next
*/
public DoubleLinkNode(E data, DoubleLinkNode<E> prev, DoubleLinkNode<E> next) {
this.data = data;
this.prev = prev;
this.next = next;
}
/**
* 指定数据元素的构造函数
*
* @param data
*/
public DoubleLinkNode(E data) {
this(data, null, null);
}
/**
* 默认构造函数
*/
public DoubleLinkNode() {
}
}代码解释：
① 成员变量
data保存当前结点的数据元素，prev指向前驱结点，next指向后继结点。
2.定义双链表类
双链表类DoubleLinkedList的定义如下,head成员变量表示双链表的头结点。
package org.light4j.dataStructure.linearList.linkList.doubleLink;
import org.light4j.dataStructure.linearList.LList;
/**
* 双链表类
*
* @author longjiazuo
*/
public class DoubleLinkedList<E> implements LList<E> {
protected DoubleLinkNode<E> head;// 双链表的头结点
protected int n;// 双链表的长度
public DoubleLinkedList() {// 构造空双链表
this.head = new DoubleLinkNode<E>(null, null, null);// 头指针
this.n = 0;
}
}代码解释：
① 双链表
DoubleLinkedList类实现接口LList，所以必须实现该接口的相关方法，具体实现在下面讲解。
3. 双链表的插入
对双链表进行插入操作非常方便，只需要改变节点间的链接关系即可，不需要移动元素。代码如下：
/**
* 在指定位置插入非空的结点
*/
@Override
public boolean add(int index, E element) {
if (index < 0 || element == null) {// 如果插入序号不正确或者元素为空返回false
return false;
}
if (index > this.n) {// 尾插入,把元素插入到最后面
this.add(element);
} else {
DoubleLinkNode<E> p = this.head;// p指向头结点
int i = 0;
while (p != null && i < index) {// 遍历双链表
i++;
p = p.next;
}
if (p != null) {
DoubleLinkNode<E> q = new DoubleLinkNode<E>(element);// 新建q结点
q.prev = p.prev;
q.next = p;
p.prev.next = q;
p.prev = q;
this.n++;// 链表长度加1
}
}
return true;
}
/**
* 在双链表的最后插入元素对象
*/
@Override
public boolean add(E element) {
if (element == null) {// 不允许插入空元素
return false;
}
DoubleLinkNode<E> p = this.head;
while (p.next != null) {// 遍历双链表
p = p.next;
}
DoubleLinkNode<E> q = new DoubleLinkNode<E>(element);// 创建要插入的结点q
p.next = q;
q.prev = p;
this.n++;// 链表长度加1
return true;
}代码解释：
① 设
p指向双链表的某一个结点，在p结点之前插入q结点的示意图如下所示：
在p结点之前插入q结点的语句如下所示：
DoubleLinkNode q = new DoubleLinkNode(element);
q.prev = p.prev;
q.next = p;
p.prev.next = q;
p.prev = q;
4. 双链表的删除
在双链表中删除节点只需要改变某些链接，不需要移动节点数据元素，代码如下所示：
/**
* 移除索引index处的结点,操作成功返回被移除的对象,失败则返回null
*/
@Override
public E remove(int index) {
E old = null;
if (index >= 0) {// 要删除元素的索引不能小于0
if (index == 0) {// 等于0是头结点,不能移除头指针,如果值是0,赋值为1
index = 1;
}
DoubleLinkNode<E> p = this.head;// p结点指向头结点
int i = 0;
while (p != null && i < index) {// 遍历寻找元素
i++;
p = p.next;
}
if (p != null) {
old = p.data;
p.prev.next = p.next;
if (p.next != null) {
p.next.prev = p.prev;
}
this.n--;// 双链表长度减1
}
}
return old;
}代码解释：
① 设
p指向双链表中的某个结点，删除p指向的结点示意图如下所示：
删除p指向的结点的执行语句如下所示：
p.prev.next = p.next;
if (p.next != null) {
p.next.prev = p.prev;
}
5. 清空双链表
代码如下所示：
/**
* 清空双链表
*/
@Override
public void clear() {
this.head.next = null;
this.n = 0;
}代码解释：
① 当
this.head.next = null时，双链表为空。
6. 重写toString()方法
代码如下所示：
@Override
public String toString() {// 返回所有元素值对应的字符串
String str = "(";
DoubleLinkNode<E> p = this.head.next;
while (p != null) {
str += p.data.toString();
p = p.next;
if (p != null) {
str += ", ";
}
}
return str + ")";
}三.测试
测试代码如下所示：
package org.light4j.dataStructure.linearList.linkList.doubleLink;
import org.light4j.dataStructure.linearList.LList;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
LList<String> list = new DoubleLinkedList<String>();
list.add("A");
list.add("B");
System.out.println(list.toString());
list.remove(2);// 移除元素
System.out.println(list.toString());
list.add(5, "C");// 追加元素
list.add(2, "D");//追加元素
System.out.println(list.toString());
}
}运行效果如下图所示：
四.源代码示例
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