2、連結串列

1、連結串列

連結串列是一種鏈式儲存的線性表，所有元素的記憶體地址不一定是連續的。

2、介面設計

連結串列的大部分介面與 動態陣列 是一致的。因此可以將這些方法設計成一個介面List。

public interface List<E> {
    //元素未找到
    public static final int ELEMENT_NOT_FOUNT = -1;

    /**
     * 清除所有元素
     */
    void clear();

    /**
     * 元素的數量
     * @return
     */
    int size();

    /**
     * 是否為空
     * @return
     */
    boolean isEmpty();

    /**
     * 是否包含某個元素
     * @param element
     * @return
     */
    boolean contains(E element);

    /**
     * 新增元素到尾部
     * @param element
     */
    void add(E element);

    /**
     * 獲取index位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    E get(int index);

    /**
     * 設定index位置的元素
     * @param index
     * @param element
     * @return 原來的元素ֵ
     */
    E set(int index, E element);

    /**
     * 在index位置插入一個元素
     * @param index
     * @param element
     */
    void add(int index, E element);

    /**
     * 刪除index位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    E remove(int index);

    /**
     * 檢視元素的索引
     * @param element
     * @return
     */
    int indexOf(E element);
}

在動態陣列和連結串列的實現類中，存在一些重複程式碼，可以設計一個抽象類AbstractList，由該抽象類實現介面List，在由動態陣列和連結串列的實現類繼承即可。

public abstract class AbstractList<E> implements List<E> {
    //元素數量
    protected int size = 0;

    /**
     * 返回元素的數量
     * @return
     */
    public int size() {
        return this.size;
    }

    /**
     * 是否為空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * 是否包含某個元素
     * @param element
     * @return
     */
    public boolean contains(E element) {
        return indexOf(element) != ELEMENT_NOT_FOUNT;
    }

    /**
     * 新增元素到尾部
     * @param element
     */
    public void add(E element) {
        this.add(size, element);
    }
    //設定成protected,可由子類呼叫
    protected void outOfBounds(int index) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ",Size: " + size);
    }

    protected void rangeCheck(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            outOfBounds(index);
        }
    }

    protected void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index < 0 || index > size) {
            outOfBounds(index);
        }
    }
}

3、連結串列程式碼實現

注意：在編寫連結串列過程中，要注意邊界測試，比如 index 為 0 、size – 0 、size 時

package com.xpp;

public class LinkedList<E> extends AbstractList<E> {
    private Node<E> first;

    @Override
    public void clear() {
        size = 0;
        first = null;
    }

    @Override
    public E get(int index) {
        return node(index).element;
    }

    @Override
    public E set(int index, E element) {
        Node<E> node = node(index);
        E old = node.element;
        node.element = element;
        return old;
    }

    /**
     * 在index位置新增元素
     * @param index
     * @param element
     */
    @Override
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);
        if (index == 0) {//注意 0 位置
            first = new Node<>(element, first);
        } else {
            Node<E> prev = node(index - 1);
            prev.next = new Node<>(element, prev.next);
        }
        size++;
    }

    /**
     * 獲取index位置對應的節點物件
     * @param index
     * @return
     */
    private Node<E> node(int index) {
        rangeCheck(index);
        Node<E> node = first;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            node = node.next;
        }
        return node;
    }

    @Override
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
        Node<E> node = first;
        if (index == 0) {
            first = first.next;
        } else {
            Node<E> prev = node(index - 1);
            node = prev.next;
            prev.next = prev.next.next;
        }
        size--;
        return node.element;
    }

    @Override
    public int indexOf(E element) {
        if (element == null) {
            Node<E> node = first;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (node.element == null) {
                    return i;
                }
                node = node.next;
            }
        } else {
            Node<E> node = first;
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (element.equals(node.element)) {
                    return i;
                }
                node = node.next;
            }
        }
        return ELEMENT_NOT_FOUNT;
    }

    private static class Node<E> {
        E element;
        Node<E> next;

        public Node(E element, Node<E> next) {
            this.element = element;
            this.next = next;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder str = new StringBuilder();
        str.append("Size: ").append(size).append(", elements=[");
        Node<E> node = first;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (i != 0) {
                str.append(", ");
            }
            str.append(node.element);
            node = node.next;
        }
        str.append("]");
        return str.toString();
    }
}