数据结构之双向链表

以范特西之名
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简介

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。一般我们都构造双向循环链表。

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单向链表与双向链表

单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链 表可以向前或者向后查找。也就是可以直接从逆序遍历

单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点 ，而双向 链表，则可以自我删除不需要借助其他节点，而前面我们单链表删除时节点，总是找到temp,temp是待删除节点的前一个节点。

单链表删除节点

单链表删除节点

双向链表删除节点

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代码实现

这和单链表没啥大区别。不过是多了个直接前驱指针。同样是上文单链表的例子，也定义了一个单独的头节点。

节点初始化

// 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为null
    public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为null
    // 构造器

    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    // 为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}

链表初始化

先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据

// 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");

排序添加节点

这里比较大小还是借助了辅助节点。用的是tem.next来进行比较

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//第二种方式在添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置
//(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
public void addByOrder(HeroNode2 heroNode) {
    //因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
    //因为单链表，因为我们找的temp 是位于添加位置的前一个节点，才能指向它，否则插入不了
    HeroNode2 temp = head;
    while (temp.next != null) {
        if (temp.next.no > heroNode.no) { //位置找到，就在temp的后面插入
            //插入到链表中, temp的后面
            heroNode.next = temp.next;
            temp.next.pre = heroNode;
            temp.next = heroNode;
            heroNode.pre = temp;

            return;
        } else if (temp.no == heroNode.no) {//说明希望添加的heroNode的编号已然存在
            System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
            return;
        }
        temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
    }
    //第一次添加,temp.next 为null
    temp.next = heroNode;
    heroNode.pre = temp;
}

删除节点

用的是在本节点进行删除操作。由于这里链表初始化了头节点，所以只要考虑尾节点这种特殊情况。

从双向链表中删除一个节点

  1. 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
  2. 找到后，自我删除即可

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// 从双向链表中删除一个节点,
// 说明
// 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
// 2 找到后，自我删除即可
public void del(int no) {
    // 判断当前链表是否为空
    if (head.next == null) {// 空链表
        System.out.println("链表为空，无法删除");
        return;
    }
    HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
    while (temp!=null){
        //不能是最后一个节点
        if (temp.no==no&&temp.next!=null){
            temp.pre.next = temp.next;
            temp.next.pre = temp.pre;
            return;
        }
        //当要删除当是最后一个节点时
        if (temp.no==no&&temp.next==null){
            temp.pre.next = null;
            return;
        }
        temp  = temp.next;
    }
    System.out.println("要删除的节点不存在！");
}

完整代码

其他的基本操作例如增加，修改与单链表没有太多的区别。（其实都没啥大区别）


public class DoubleLinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        System.out.println("双向链表的测试");
        // 先创建节点
        HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
        // 创建一个双向链表
        DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
        //doubleLinkedList.add(hero1);
        //doubleLinkedList.add(hero2);
        //doubleLinkedList.add(hero3);
        //doubleLinkedList.add(hero4);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero1);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero4);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero2);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero3);

        doubleLinkedList.list();

        // 修改
        HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
        doubleLinkedList.update(newHeroNode);
        System.out.println("修改后的链表情况");
        doubleLinkedList.list();

        // 删除
        doubleLinkedList.del(4);
        System.out.println("删除后的链表情况~~");
        doubleLinkedList.list();

    }
}

// 创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {

    // 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
    private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");

    // 返回头节点
    public HeroNode2 getHead() {
        return head;
    }

    // 遍历双向链表的方法
    // 显示链表[遍历]
    public void list() {
        // 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
        HeroNode2 temp = head.next;
        while (temp != null) {
            // 输出节点的信息
            System.out.println(temp);
            // 将temp后移， 一定小心
            temp = temp.next;
        }
    }

    // 添加一个节点到双向链表的最后.
    public void add(HeroNode2 heroNode) {

        // 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最后
        while (temp.next != null) {
            temp = temp.next;
        }
        // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        // 形成一个双向链表
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }

    //第二种方式在添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置
    //(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
    public void addByOrder(HeroNode2 heroNode) {
        //因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
        //因为单链表，因为我们找的temp 是位于添加位置的前一个节点，才能指向它，否则插入不了
        HeroNode2 temp = head;
        while (temp.next != null) {
            if (temp.next.no > heroNode.no) { //位置找到，就在temp的后面插入
                //插入到链表中, temp的后面
                heroNode.next = temp.next;
                temp.next.pre = heroNode;
                temp.next = heroNode;
                heroNode.pre = temp;

                return;
            } else if (temp.no == heroNode.no) {//说明希望添加的heroNode的编号已然存在
                System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
                return;
            }
            temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
        }
        //第一次添加,temp.next 为null
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }

    // 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
    // 只是 节点类型改成 HeroNode2
    public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
        // 判断是否空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        // 找到需要修改的节点, 根据no编号
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode2 temp = head.next;
        while (temp != null) {
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
                temp.name = newHeroNode.name;
                temp.nickname = newHeroNode.nickname;
                return;
            }
            temp = temp.next;
        }
        System.out.println("没有找到该节点信息！");
    }

    // 从双向链表中删除一个节点,
    // 说明
    // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
    // 2 找到后，自我删除即可
    public void del(int no) {
        // 判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {// 空链表
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }
        HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
        while (temp != null) {
            //不能是最后一个节点
            if (temp.no == no && temp.next != null) {
                temp.pre.next = temp.next;
                temp.next.pre = temp.pre;
                return;
            }
            //当要删除当是最后一个节点时
            if (temp.no == no && temp.next == null) {
                temp.pre.next = null;
                return;
            }
            temp = temp.next;
        }
        System.out.println("要删除的节点不存在！");
    }
}

// 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为null
    public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为null
    // 构造器

    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    // 为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}

双向链表主要的不同是拥有两个指针，可以从前往后遍历，也可以从后往前开始遍历。在删除节点上与单链表不同，单链表主要通过找到要删除的节点前一个节点进行删除。而双向链表是可以额外直接通过找到要删除的节点进行删除操作的。另外链表操作遍历一般是要借助辅助变量来进行操作的，在进行删除操作的时候同样还会使用哨兵节点（虚拟头节点）来实现删除头节点操作。

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