【数据结构 1】顺序表及其Java实现
【数据结构 2】单向链表及其Java实现
【数据结构 3】双向链表及其Java实现
【数据结构 4】栈及其Java实现
【数据结构 5】队列及其Java实现
【数据结构 6】符号表及其Java实现（使用链表实现）
【数据结构 7】二叉查找树及其Java实现
【数据结构 8】并查集及其Java实现
【数据结构 9】优先队列及其Java实现

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一、链表

1.1 顺序表的缺点

• 虽然顺序表的查询很快，时间复杂度为O(1),但是增删的效率是比较低的，因为每一次增删操作都伴随着大量的数据元素移动。
• 可以使用链式存储结构实现线性表，来克服顺序表增删效率低的问题。

1.2 什么是链表？

• 链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。
• 数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。
• 链表由一系列的结点（链表中的每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。
  

二、单向链表Java实现

2.1 链表的结点类设计

2.1.1 节点API

类名	Node
构造方法	Node(T t,Node next)： 创建Node对象
成员变量 1	T item: 存储数据
成员变量 2	Node next：指向下一个结点

2.1.2 节点类代码

public class Node<T> {
	//存储元素
	public T item;
	//指向下一个结点
	public Node next;
	
	//构造方法
	public Node(T item, Node next) {
		this.item = item;
		this.next = next;
	}
}

2.1.3 测试生成链表

public static void main(String[] args) throws Exception {
	//构建结点
	Node<Integer> head = new Node<Integer>(null, null);
	Node<Integer> first = new Node<Integer>(11, null);
	Node<Integer> second = new Node<Integer>(13, null);
	Node<Integer> third = new Node<Integer>(12, null);
	Node<Integer> fourth = new Node<Integer>(8, null);
	Node<Integer> fifth = new Node<Integer>(9, null);
	//生成链表
	head.next = first;
	first.next = second;
	second.next = third;
	third.next = fourth;
	fourth.next = fifth;
}

2.2 单向链表

2.2.1 单向链表API

• 单向链表是链表的一种，它由多个结点组成，每个结点都由一个数据域和一个指针域组成，数据域用来存储数据，指针域用来指向其后继结点。
• 链表的头结点的数据域不存储数据，指针域指向第一个真正存储数据的结点。
  

类名	LinkList
构造方法	LinkList()：创建LinkList对象
成员方法1	public void clear()：空置线性表
成员方法2	publicboolean isEmpty()：判断线性表是否为空，是返回true，否返回false
成员方法3	public int length():获取线性表中元素的个数
成员方法4	public T get(int i):读取并返回线性表中的第i个元素的值
成员方法5	public void insert(T t)：往线性表中添加一个元素；
成员方法6	public void insert(int i,T t)：在线性表的第i个元素之前插入一个值为t的数据元素。
成员方法7	public T remove(int i):删除并返回线性表中第i个数据元素。
成员方法8	public int indexOf(T t):返回线性表中首次出现的指定的数据元素的位序号，若不存在，则返回-1。
成员内部类	private class Node:结点类
成员变量 1	private Node head:记录首结点
成员变量 1	private int N:记录链表的长度

2.2.2 单向链表代码

public class LinkList<T> implements Iterable<T>{
    //记录头结点
    private Node head;
    //记录链表的长度
    private int N;

    //结点类
    private class Node {
        //存储数据
        T item;
        //下一个结点
        Node next;
        public Node(T item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }
    }

    public LinkList() {
        //初始化头结点、
        this.head = new Node(null,null);
        //初始化元素个数
        this.N=0;
    }

    //清空链表
    public void clear() {
        head.next=null;
        this.N=0;
    }

    //获取链表的长度
    public int length() {
        return N;
    }

    //判断链表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return N==0;
    }

    //获取指定位置i出的元素
    public T get(int i) {
        //通过循环,从头结点开始往后找，依次找i次，就可以找到对应的元素
        Node n = head.next;
        for(int index=0;index<i;index++){
            n=n.next;
        }
        return n.item;
    }

    //向链表中添加元素t
    public void insert(T t) {
        //找到当前最后一个结点

        Node n = head;
        while(n.next!=null){
            n=n.next;
        }


        //创建新结点，保存元素t
        Node newNode = new Node(t, null);
        //让当前最后一个结点指向新结点
        n.next=newNode;
        //元素的个数+1
        N++;
    }

    //向指定位置i出，添加元素t
    public void insert(int i, T t) {
        //找到i位置前一个结点
        Node pre = head;
        for(int index=0;index<=i-1;index++){
            pre=pre.next;
        }

        //找到i位置的结点
        Node curr = pre.next;
        //创建新结点，并且新结点需要指向原来i位置的结点
        Node newNode = new Node(t, curr);
        //原来i位置的前一个节点指向新结点即可
        pre.next=newNode;
        //元素的个数+1
        N++;
    }

    //删除指定位置i处的元素，并返回被删除的元素
    public T remove(int i) {
        //找到i位置的前一个节点
        Node pre = head;
        for(int index=0;index<=i-1;i++){
            pre=pre.next;
        }
        //要找到i位置的结点
        Node curr = pre.next;
        //找到i位置的下一个结点
        Node nextNode = curr.next;
        //前一个结点指向下一个结点
        pre.next=nextNode;
        //元素个数-1
        N--;
        return curr.item;
    }

    //查找元素t在链表中第一次出现的位置
    public int indexOf(T t) {
        //从头结点开始，依次找到每一个结点，取出item，和t比较，如果相同，就找到了
        Node n = head;
        for(int i=0;n.next!=null;i++){
            n=n.next;
            if (n.item.equals(t)){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new LIterator();
    }

    private class LIterator implements Iterator{
        private Node n;
        public LIterator(){
            this.n=head;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return n.next!=null;
        }
        @Override
        public Object next() {
            n = n.next;
            return n.item;
        }
    }
}