在上一节,我们知道了动态数组实现的大概原理,不过,动态数组却有一个明显的缺点,即可能会造成内存空间的大量浪费。因为当动态数组空间使用完以后,会申请一个更大的空间,用来保存数据,但是更大空间的数组,却不一定能全部使用,因此可能造成空间浪费。
🤔能否做到用到多少就申请多少内存呢?
有!链表就可以做到这一点。
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链表
链表是一种链式存储的线性表,所有元素的内存地址不一定是连续的;
例如我们添加一个元素,会首先为则个元素分配存储空间,并且在链表中存储数据,会首先创建出一个node节点对象,其中内部会有一块存储空间,用来保存要存储的数据,例如下图是一个首节点

假设有两个节点对象,则如下图所示进行关联

以此类推,当有多个节点时,会像下图一样相互关联

所以,由于每次添加一个元素,都是新分配的内存空间,说一每个节点之间的内存地址并不一定是连续的。
当某个节点是尾节点时,尾节点的下一个Node地址将指向null,用图形表示如下

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链表的设计
链表中应该包含的元素
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size - 保持链表的大小
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first - 指向链表的头节点

一个完整的链表,用图形表示如下

了解了链表的设计以后,我们就可以来了解一下链表的接口设计了。
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链表的接口设计
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由于链表和动态数组都是线性表,因此链表的大部分接口和动态数组是一致的,但实现方式不一样。因此我们可以将链表和动态数组的接口统一申明到接口文件中,关系如下

由于在动态数组与链表之间,存在一些接口的实现和一些相同的方法,因此可以抽取一个抽象类与一个接口,来管理接口与方法的实现,因此有了如下的设计

至此,链表的接口设计就完成了,接下来再来了解一下接口的实现
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清空链表 - clear()
首先,我们假设现在有一个结构如下的链表对象

我们需要做的事情就是
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将size设置为0
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将LinkedList对象中的first字段设置为null,当我们将first设置为null时,相当于头节点没有引用指向它,头节点的内存就会被系统回收,然后后节点依次被系统销毁

🤔这里的next需要设置为null吗?
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添加节点 - add(int index, E element)
假设现在有如下的链表,需要往Node节点为1的位置添加一个值为44新的Node节点

操作步骤如下
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将新节点的next指向Node为1的节点

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然后再让Node为1节点前面的节点里面的next指向新的节点

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最后更新索引,就完成了节点的添加

不过需要注意的是,再添加元素时,要特殊处理0的位置

因此,编写链表的过程中,要注意边界测试,如index = 0、size - 1、size时
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删除元素 - remove(int index)
假设有以下一个链表对象,其中我们要删除Node为1的节点

操作方法非常简单,我们只需要将Node为0节点中的next指向其下下个节点即可

修改Node为0的next指向后,Node为1的节点没有引用指向他,其内存就会被系统回收掉

删除节点具体步骤
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找到被删除节点的前一个节点
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将前一个节点中的next赋值为下被删除节点的next即可
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链表练习题 - 题目来自leetcode
本节完!