Java数据结构之双向链表图解
作者：@李思成 发布时间：2023-02-07 10:07:22
标签：java,双向链表
双向链表（Doubly linked list）
什么是双向链表？
双向链表也叫双链表，是链表的一种，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。
双向链表与单向链表的主要区别：
查找方向 ： 单向链表的查找方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或者向后查找。
删除： 单向链表的删除需要借助辅助指针，先找到要删除节点的前驱，然后进行删除。
temp.next = temp.next.next;(temp为辅助指针)
双向链表可以进行自我删除。
双向链表与单向链表的优劣：
优点：双链表结构比单链表结构更有优越性。
缺点：从存储结构来看，双向链表比单向链表多了一个指针，需要一个额外的、线性的内存使用量。（在32位操作系统中一个指针为4个字节，64位操作系统中一个指针为8个字节）。
双向链表的逻辑结构图解：
双向链表的具体操作：
添加：
图解：
代码：
//添加一个节点到最后
public void add(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
// 当temp.next 为空时，证明temp为最后一个元素。
temp.next = newNode; //temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为％d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//按学号顺序添加节点
public void Sortadd(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
//说明要添加的节点序号在当前链表中最大，因此直接添加在末尾。
temp.next = newNode;//temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
} else if (temp.next.ID > newNode.ID) {
//当前节点的下一位节点的编号大于 要添加的新节点，则证明新节点要添加在temp节点之后
newNode.next = temp.next;//要添加节点的下一位 指向temp当前节点的下一位
temp.next.pre = newNode;//temp当前节点的下一位的前一位 指向 新节点构成双向链表
temp.next = newNode; // 再让当前节点的下一位指向 新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位 指向 当前节点temp
//这样连接完成后就将 新节点插入 到 原本链表的temp节点与temp.next节点之间
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为％d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
删除 ：
图解：
代码：
//删除一个节点。
//自我删除
public void DoubleDelete(int id) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
System.out.printf("要删除的％d节点不存在\n", id);
break;
} else if (temp.ID == id) {
//找到要删除节点
// 此时temp 就代表将要被删除节点
//temp.pre.next 指 当前要被删除节点 的前一位 的后一位
// temp.next 指 当前要被删除节点的后一位
temp.pre.next = temp.next;
// （当前要被删除节点 的前一位 的后一位）指向 （当前要被删除节点的后一位）
//这样就完成了 temp节点的删除操作
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
break;
}
temp = temp.next;
}
}
修改：
侃侃：它实际上与单链表的删除是一样。
代码：
//修改链表节点
public void DoubleUpdate(DoubleNode newNode) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
break;
} else if (temp.ID == newNode.ID) {
//找到要修改的节点
temp.name = newNode.name;
temp.mark = newNode.mark;
return;
}
temp = temp.next;
}
System.out.printf("要修改的％d节点不存在\n", newNode.ID);
}
双向链表实例：
用双向链表创建一个学生信息管理系统，完成对学生信息的添加，删除，修改操作。
package Linkedlist;
//双向链表。
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String agrs[]) {
DoubleNode stu1 = new DoubleNode(6, "张三", 99);
DoubleNode stu2 = new DoubleNode(2, "李四", 99);
DoubleNode stu3 = new DoubleNode(3, "王五", 99);
DoubleNode stu4 = new DoubleNode(5, "王二", 99);
DoubleNode stu5 = new DoubleNode(4, "小红", 99);
DoubleNode stu6 = new DoubleNode(1, "小明", 99);
DoubleNode stu7 = new DoubleNode(1, "小明", 99);
DoubleLinkedlist doubleLinkedlist = new DoubleLinkedlist();
/* doubleLinkedlist.add(stu1);
doubleLinkedlist.add(stu2);
doubleLinkedlist.add(stu3);
doubleLinkedlist.add(stu4);
doubleLinkedlist.add(stu5);
doubleLinkedlist.add(stu6);
doubleLinkedlist.add(stu7);*/
doubleLinkedlist.Sortadd(stu1);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu2);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu3);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu4);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu5);
doubleLinkedlist.Sortadd(stu6);
doubleLinkedlist.add(stu7);
System.out.println("原链表展示！");
doubleLinkedlist.ShowList();
System.out.println();
doubleLinkedlist.DoubleDelete(6);
doubleLinkedlist.DoubleDelete(15);
System.out.println("删除后链表展示！");
doubleLinkedlist.ShowList();
System.out.println();
DoubleNode stu8 = new DoubleNode(1, "李思成", 100);
DoubleNode stu9 = new DoubleNode(20, "李成", 100);
doubleLinkedlist.DoubleUpdate(stu8);
doubleLinkedlist.DoubleUpdate(stu9);
System.out.println("修改后链表展示！");
doubleLinkedlist.ShowList();
System.out.println();
}
}
class DoubleLinkedlist {
private DoubleNode head = new DoubleNode(0, "", 0);
public DoubleNode getHead() {
return head;
}
//添加一个节点到最后
public void add(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
// 当temp.next 为空时，证明temp为最后一个元素。
temp.next = newNode; //temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为％d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//按学号顺序添加节点
public void Sortadd(DoubleNode newNode) {
DoubleNode temp = head;
while (true) {
if (temp.next == null) {
//说明要添加的节点序号在当前链表中最大，因此直接添加在末尾。
temp.next = newNode;//temp节点的下一位指向新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位指向temp
//这两步构成双向链表
break;
} else if (temp.next.ID > newNode.ID) {
//当前节点的下一位节点的编号大于 要添加的新节点，则证明新节点要添加在temp节点之后
newNode.next = temp.next;//要添加节点的下一位 指向temp当前节点的下一位
temp.next.pre = newNode;//temp当前节点的下一位的前一位 指向 新节点构成双向链表
temp.next = newNode; // 再让当前节点的下一位指向 新节点
newNode.pre = temp;//新节点的前一位 指向 当前节点temp
//这样连接完成后就将 新节点插入 到 原本链表的temp节点与temp.next节点之间
break;
}else if (temp.next.ID == newNode.ID) {
//ID相同证明 已经存在该学生。
System.out.printf("要插入学号为％d的学生已经存在。\n", newNode.ID);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//删除一个节点。
//自我删除
public void DoubleDelete(int id) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
System.out.printf("要删除的％d节点不存在\n", id);
break;
} else if (temp.ID == id) {
//找到要删除节点
// 此时temp 就代表将要被删除节点
//temp.pre.next 指 当前要被删除节点 的前一位 的后一位
// temp.next 指 当前要被删除节点的后一位
temp.pre.next = temp.next;
// （当前要被删除节点 的前一位 的后一位）指向 （当前要被删除节点的后一位）
//这样就完成了 temp节点的删除操作
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
break;
}
temp = temp.next;
}
}
//修改链表节点
public void DoubleUpdate(DoubleNode newNode) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
break;
} else if (temp.ID == newNode.ID) {
//找到要修改的节点
temp.name = newNode.name;
temp.mark = newNode.mark;
return;
}
temp = temp.next;
}
System.out.printf("要修改的％d节点不存在\n", newNode.ID);
}
public void ShowList() {
// 判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
DoubleNode temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
System.out.println(temp);// 输出节点的信息
temp = temp.next;
}
}
}
class DoubleNode {
public int ID; // 编号。
public String name;
public int mark;
public DoubleNode next;
public DoubleNode pre; // 前一个（Previous）
public DoubleNode(int ID, String name, int mark) {
this.ID = ID;
this.name = name;
this.mark = mark;
}
@Override
public String toString() {
return "DoubleNode{" + "ID=" + ID + ", name='" + name + '\'' + "mark=" + mark + '}';
}
}
来源：https://blog.csdn.net/weixin_46560570/article/details/106598652
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