单链表及其节点
链表是一系列的存储数据元素的单元通过指针串接起来形成的，因此每个单元至少有两个域，
一个域用于数据元素的存储，另一个域是指向其他单元的指针。
这里具有一个数据域和多个指针域的存储单元通常称为 结点（node）
一种最简单的结点结构如图所示，它是构成单链表的基本结点结构。在结点中数据域用来存储数据元素，
指针域用于指向下一个具有相同结构的结点。
因为只有一个指针结点，称为单链表
链表的第一个结点和最后一个结点，分别称为链表的 首结点和 尾结点。
尾结点的特征是其 next 引用为空（null）。
链表中每个结点的 next 引用都相当于一个指针，指向另一个结点，
借助这些 next 引用，我们可以从链表的首结点移动到尾结点。
在单链表中通常使用 head 引用来指向链表的首结点，由 head 引用可以完成对整个链表中所有节点的访问。
在单链表结构中还需要注意的一点是，由于每个结点的数据域都是一个 Object 类的对象，
因此，每个数据元素并非真正如图中那样，而是在结点中的数据域通过一个 Object类的对象引用来指向数据元素的。
与数组类似，单链表中的结点也具有一个线性次序，即如果结点 P 的 next 引用指向结点 S，则 P 就是 S 的直接前驱，S 是 P 的直接后续。
单链表的一个重要特性就是只能通过前驱结点找到后续结点，而无法从后续结点找到前驱结点。
单链表的查询、添加、删除操作分析
查询操作
在单链表中进行查找操作，只能从链表的首结点开始，通过每个结点的 next 引用来一次访问链表中的每个结点以完成相应的查找操作。
例如需要在单链表中查找是否包含某个数据元素 e，则方法是使用一个循环变量 p，起始时从单链表的头结点开始，
每次循环判断 p所指结点的数据域是否和 e 相同，如果相同则可以返回 true，否则让p指向下一个节点，继续循环直到链表中所有
结点均被访问，此时 p 为 null
关键操作：
1.起始条件：p = head;
2.结束条件：
找到：e.equals(p.getData())==true
未找到 p == null
3.p指向下一个结点: p = p.getNext();
缺点：逐个比较，频繁移动指针，导致效率低下
注意：如果要查询第i个元素的值，无法直接定位，也只能从首结点开始逐个移动到第i个结点，效率同样低下。
添加操作
在单链表中数据元素的插入，是通过在链表中插入数据元素所属的结点来完成的。
对于链表的不同位置，插入的过程会有细微的差别。
中间、末尾的添加过程其实是一样的，关键是在首部添加，会有不同，会改变整个单链表的起始结点。
以添加中间结点为例
1.指明新结点的后继 s.setNext(p.getNext()); 或者 s.next = p.next
2.指明新结点的前驱（其实是指明前驱结点的后继是新结点） p.setNext(s) 或者 p.next = s;
添加节点不需要移动元素，只需要修改元素的指针即可，效率高。
但是如果需要先查询到添加位置再添加新元素，因为有逐个查询的过程，效率不高。
删除操作
类似添加操作
在使用单链表实现线性表的时候，为了使程序更加简洁，我们通常在单链表的最前面添加一个哑元结点，也称为头结点。
在头结点中不存储任何实质的数据对象，其 next 域指向线性表中 0 号元素所在的结点，
可以对空表、非空表的情况以及对首元结点进行统一处理，编程更方便,常用头结点。
一个带头结点的单链表实现线性表的结构图如图 所示。
单链表的代码实现：
/**
* 单链表
* @author Administrator
*
*/
public class SingleLinkedList implements List{
public Node head = new Node();//只有一个头结点
public int size;//默认长度是0，头结点不算
public SingleLinkedList(){
}
@Override
public int size() {
return size;
}
/**
* 和数组可是不一样了！！！
*/
@Override
public Object get(int i) {
return null;
}
@Override
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
@Override
public boolean contains(Object e) {
return this.indexOf(e)>=0;
}
@Override
public int indexOf(Object e) {
Node p = head.getNext();
for(int i = 0 ;i<size;i++){
//取出当前结点的值
Object data = p.getData();
//判断是否相同
if(e.equals(data)){
return i;
}
//移动指针
p = p.getNext();
}
return -1;
}
@Override
public void add(int i, Object e) {
//判断i的范围，提高健壮性
if(i<0 || i>size){
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界异常："+i);
}
//定位到前一个结点
Node p = head;
for(int j = 0 ;j<i;j++){
p = p.getNext();
}
//创建一个新结点
Node s = new Node();
s.setData(e);
//完成添加操作
s.setNext(p.getNext());//指明新结点的后继
p.setNext(s);//指明新结点的前驱（其实是指明前驱结点的后继是新结点）
//size增1
size++;
}
@Override
public void add(Object e) {
int i = this.size;
this.add(i,e);
}
@Override
public boolean addBefore(Object obj, Object e) {
return false;
}
@Override
public boolean addAfter(Object obj, Object e) {
return false;
}
@Override
public Object remove(int i) {
return null;
}
@Override
public boolean remove(Object e) {
//先确定前驱结点和要删除结点
Node p = head;
Node s = head.getNext();
boolean flag = false;//默认该结点不存在
while(s!= null ){
//判断是否找到
if(e.equals(s.getData())){
flag = true;
break;
}
//如果没有找到，移动指针到后一个结点
p = s;
s = s.getNext();
}
//如果找到，就删除
if(flag){
p.setNext(s.getNext());
s.setNext(null);
s =null;
}
return flag;
}
@Override
public Object replace(int i, Object e) {
return null;
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder builder = new StringBuilder("[");
Node p = head.getNext();
while(p!=null){
//取出结点值
Object data = p.getData();
//加入StringBuffer
builder.append(data+",");
//后移一个结点
p = p.getNext();
}
//删除最后的一个逗号
if(builder.length()>1){
builder.deleteCharAt(builder.length()-1);
}
builder.append("]");
return builder.toString();
}
}
测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建线性顺序表
List list = new SingleLinkedList();
//向末尾添加元素
list.add("11111");
list.add("aaaaa");
list.add("bbbbb");
list.add("33333");
list.add("22222");
list.add(2, "AAAAA");
System.out.println(list.toString());
list.remove("AAAAA");
System.out.println(list.toString());
//进行各种操作验证添加
// System.out.println(list.size());
// System.out.println(list.isEmpty());
// System.out.println(list.contains("AAAAA"));
// System.out.println(list.indexOf("22222"));
//
// System.out.println(list.toString());
}
}
作业
1.提取获取第i结点前一个结点方法：getPreviousNode(int i)
提取data是e结点前一个结点方法：getPreviousNode(Object e)
并进行重用
2.完成SingleLinkedList类没有实现的方法