JAVA 语言中链表和双向链表的实现(转)

链表是一种重要的数据结构，在程序设计中占有很重要的地位。C语言和C++语言中是用指
针来实现链表结构的，由于JAVA语言不提供指针，所以有人认为在JAVA语言中不能实现链
表，其实不然，JAVA语言比C和C++更容易实现链表结构。JAVA语言中的对象引用实际上是
一个指针（本文中的指针均为概念上的意义，而非语言提供的数据类型），所以我们可以
编写这样的类来实现链表中的结点。

class Node

{

Object data;

Node next; // 指向下一个结点

}

　　 将数据域定义成Object类是因为Object类是广义超类（所有类的祖先），任何类对象
都可以给其赋值，增加了代码的通用性。为了使链表可以被访问还需要定义一个表头，表
头必须包含指向第一个结点的指针和指向当前结点的指针。为了便于在链表尾部增加结点
，还可以增加一指向链表尾部的指针，另外还可以用一个域来表示链表的大小，当调用者
想得到链表的大小时，不必遍历整个链表，下图是这种链表的示意图。

　

图一 链表的数据结构

　

我们可以用类List来实现链表结构，用变量Head、Tail、Length、Pointer来实现表头。存
储当前结点的指针时有一定的技巧，Pointer并非存储指向当前结点的指针，而是存储指向
它的前趋结点的指针,当其值为null时表示当前结点是第一个结点。那么我们为什么要这样
做呢？这是因为当我们删除当前结点后仍需保证剩下的结点构成链表，如果Pointer指向当
前结点，则会给操作带来很大困难。那么如何得到当前结点呢，我们定义了一个方法curso
r(),返回值是指向当前结点的指针。类List还定义了一些方法来实现对链表的基本操作，
通过运用这些基本操作我们可以对链表进行各种操作。例如reset()方法使第一个结点成为
当前结点。insert( Object d )方法在当前结点前插入一个结点，并使其成为当前结点。r
emove()方法删除当前结点同时返回其内容，并使其后继结点成为当前结点，如果删除的是
最后一个结点，则第一个结点变为当前结点。

链表类List的源代码如下：

import java.io.*;

public class List

{

/* 用变量来实现表头 */

private Node Head=null;

private Node Tail=null;

private Node Pointer=null;

private int Length = 0;

public void deleteAll()

　

/* 清空整个链表 */

{

Head = null;

Tail = null;

Pointer = null;

Length = 0;

}

public void reset()

　

/* 链表复位，使第一个结点成为当前结点 */ 

{

Pointer = null;

}

public boolean isEmpty( )

　

/* 判断链表是否为空 */

{

return( Length == 0 );

}

public boolean isEnd()

　

/* 判断当前结点是否为最后一个结点 */

{

if ( Length == 0 ) 

throw new java.lang.NullPointerException();

else if ( Length == 1 )

return true;

else

return( cursor() == Tail );

}

public Object nextNode()

/* 返回当前结点的下一个结点的值，并使其成为当前结点 */ 

{

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()

/* 返回当前结点的值 */ 

{

Node temp = cursor();

return temp.data;

}

　

public void insert( Object d )

/* 在当前结点前插入一个结点，并使其成为当前结点 */ 

{

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()

/* 返回链表的大小 */

{

return ( Length );

}

public Object remove()

/* 将当前结点移出链表，下一个结点成为当前结点， 如果移出

的结点是最后一个结点，则第一个结点成为当前结点 */ 

{

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()

/* 返回当前结点的指针 */ 

{

if ( Head == null )

throw new java.lang.NullPointerException();

else if ( Pointer == null )

return Head;

else 

return Pointer.next;

}

　

public static void main( String[] args )

/* 链表的简单应用举例 */ 

{

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(); // 确保用户看清程序运行结果

}

catch( IOException e )

{}

} 

}

class Node

/* 构成链表的结点定义 */

{

Object data;

Node next;

Node( Object d )

{

data = d;

next = null;

}

}

读者还可以根据实际需要定义新的方法来对链表进行操作。双向链表可以用类似的方法实
现只是结点的类增加了一个指向前趋结点的指针。

我们可以用这样的代码来实现：

class Node

{

Object data;

Node next;

Node previous;

　

Node ( Object d )

{

data = d;

next = null;

previous = null;

}

}

当然双向链表基本操作的实现略有不同，这里就不再详述了。链表和双向链表的实现方法
，也可以用在堆栈和队列的实现中，这里就不再多写了，有兴趣的读者可以将List类的代
码稍加改动即可。

参考文献：《网络编程语言JAVA》 孙淑玲、王太权、陈意云