Java实现单链表、栈、队列三种数据结构
一、单链表
1、在我们数据结构中，单链表非常重要。它里面的数据元素是以结点为单位，每个结点是由数据元素的数据和下一个结点的地址组成，在java集合框架里面 LinkedList、HashMap（数组加链表）等等的底层都是用链表实现的。
2、下面是单链表的几个特点：
数据元素在内存中存放的地址是不连续的：单链表的结点里面还定义一个结点，它里面保存着下一个结点的内存地址，在实例化对象的时候，jvm会开辟不同内存空间，并且是不连续的。
添加效率高：添加一个元素时，先找到插入位置的前一个，只需要将1，2个元素的连接断开，将插入结点的next指向第一个元素的next
（1），然后将第一个元素的next指向插入结点（2），
不用在挪动后面元素。
删除效率高：删除一个元素时，先找到删除位置，将前一个的next指向删除位置的next，不用在挪动后面元素。
查询效率低：查询的时候必须从头开始，依次遍历，而数组因为它的内存是连续的，可以直接通过索引查找。
3、下面通过代码来实现单链表结构：
package com.tlinkedList;
/**
* User:zhang
* Date:2020/10/26
**/
public class TLinkedList<T> {
private Node head;//链表头部
private int size;//链表元素的个数
public TLinkedList(){
head=null;
size=0;
}
// 将结点作为内部类。也可以新建一个Node类，作为结点
class Node{
private Node next;//下一个结点
private T t;//结点的数据
public Node(T t){
tthis.t=t;
}
public T getT() {
return t;
}
public void setT(T t) {
tthis.t = t;
}
}
// 在链表头部添加一个结点
public void addFirst(T t){
Node node = new Node(t);
node.next=head;
head=node;
size++;
}
// 在链表中间添加一个结点
public void addMid(T t,int index){
Node node = new Node(t);
Node mid=head;
for (int i = 0; i < index - 1; i++) {
midmid=mid.next;
}
node.next=mid.next;
mid.next=node;
size++;
}
// 在链表尾部添加一个结点
public void addLast(T t){
Node node = new Node(t);
Node last=head;
while (last.next!=null){
lastlast=last.next;
}
last.next=node;
node.next=null;
size++;
}
// 删除链表的头结点
public void removeFirst(){
headhead=head.next;
size--;
}
// 删除链表的中间元素
public void removeMid(int index){
Node mid=head;
if (index==0){
removeFirst();
return;
}
int j=0;
Node qMid=head;
while (j<index){
qMid=mid;
midmid=mid.next;
j++;
}
qMid.next=mid.next;
size--;
}
// 删除链表的尾结点
public void removeLast(){
Node mid=head;
Node qMid=head;
while (mid.next!=null){
qMid=mid;
midmid=mid.next;
}
qMid.next= null;
size--;
}
// 获取链表指定下标的结点
public Node get(int index){
Node mid=head;
if (index==0){
return head;
}
int j=0;
while (j<index){
midmid=mid.next;
j++;
}
return mid;
}
public static void main(String[] args) {
TLinkedList<String> linkedList = new TLinkedList<>();
linkedList.addFirst("hello1");
linkedList.addFirst("hello2");
linkedList.addFirst("hello3");
for (int i = 0; i < linkedList.size; i++) {
System.out.println(linkedList.get(i).getT());
}
// linkedList.removeLast();
// linkedList.removeFirst();
// linkedList.addLast("hello4");
linkedList.addMid("hello",2);
System.out.println("--------------");
for (int i = 0; i < linkedList.size; i++) {
System.out.println(linkedList.get(i).getT());
}
}
} 结果如下：
二、栈(Stack)
1、一提到栈我们脑海就会浮现四个字“先进后出”，没错，它就是栈的最大特点。
2、栈的应用场景也非常多，比如将字符串反转、jvm里面的栈区等等。
3、栈里面的主要操作有：
- push（入栈）：将一个数据元素从尾部插入
- pop（出栈）：将一个数据元素从尾部删除
- peek（返回栈顶元素）：将栈顶元素的数据返回
相当于只有一个开口就是尾部，只能从尾进，从尾出。
4、下面通过链表结构实现栈结构：
package com.tStack;
/**
* User:zhang
* Date:2020/10/26
**/
public class Test_Stack<T> {
private Node head;//栈的头结点
private int size;//栈的元素个数
class Node{
private Node next;//下一个结点
private T t;//结点的数据
public Node(T t){
tthis.t=t;
}
public T getT() {
return t;
}
public void setT(T t) {
tthis.t = t;
}
}
public Test_Stack() {
head=null;
size=0;
}
public static void main(String[] args) {
Test_Stack<String> TStack = new Test_Stack<>();
TStack.push("hello1");
TStack.push("hello2");
TStack.push("hello3");
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(TStack.pop());
}
}
// 入栈
public void push(T t){
Node node = new Node(t);
if (size==0){
node.next=head;
head=node;
size++;
return;
}
if (size==1){
head.next=node;
node.next=null;
size++;
return;
}
Node lastNode=head;
while (lastNode.next!=null){
lastNodelastNode=lastNode.next;
}
lastNode.next=node;
node.next=null;
size++;
}
// 出栈
public T pop(){
if (size==0){
System.out.println("栈内无值");
return null;
}
if (size==1){
T t = head.getT();
head=null;
size--;
return t;
}
Node lastNode=head;
Node qNode=head;
while (lastNode.next!=null){
qNode=lastNode;
lastNodelastNode=lastNode.next;
}
T t = lastNode.getT();
qNode.next=null;
size--;
return t;
}
// 获取栈里面元素的个数
public int getSize(){
return size;
}
// 返回栈顶元素
public T peek(){
if (size==0){
System.out.println("栈内无值");
return null;
}
if (size==1){
return head.getT();
}
Node lastNode=head;
while (lastNode.next!=null){
lastNodelastNode=lastNode.next;
}
return lastNode.getT();
}
} 结果：
三、队列(Queue)
1、队列的特点也用“先进先出”四个字来概括。就是先进去的元素先输出出来。
2、我们常见的消息队列就是队列结构实现的。
3、队列的常见操作如下：
- put（入队）：将一个结点插入到尾部。
- pop（出队）：将头结点的下一个结点作为头，然后将原来的头结点删除。
4、通过链表结构实现队列：
package com.tQueue;
/**
* User:zhang
* Date:2020/10/26
**/
public class TQueue<T> {
private Node front;//头结点
private Node tail;//尾结点
private int size;//队列中元素的个数
class Node {
private Node next;//下一个结点
private T t;//结点的数据
public Node(T t) {
tthis.t = t;
}
public T getT() {
return t;
}
public void setT(T t) {
tthis.t = t;
}
}
public int getSize() {
return size;
}
public void setSize(int size) {
this.size = size;
}
public TQueue() {
front = tail = null;
}
// 入队
public void put(T t) {
Node node = new Node(t);
if (size == 0) {
front = tail = node;
size++;
return;
}
Node lastNode = front;
while (lastNode.next != null) {
lastNodelastNode = lastNode.next;
}
lastNode.next = node;
tail = node;
size++;
}
// 出队
public T pop() {
if (size == 0) {
System.out.println("队列中无值");
return null;
}
T t = front.getT();
frontfront=front.next;
size--;
return t;
}
public static void main(String[] args) {
TQueue<String> tQueue = new TQueue<>();
tQueue.put("Hello1");
tQueue.put("Hello2");
tQueue.put("Hello3");
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(tQueue.pop());
}
}
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