Java链表中添加元素的原理与实现方法详解

Z时代
2024-01-10
分类：综合

本文实例讲述了Java链表中添加元素的原理与实现方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

1.链表中头节点的引入

1.1基本的链表结构：

1.2对于链表来说，若想访问链表中每个节点则需要把链表的头存起来，假如链表的头节点为head，指向链表中第一个节点，如图：

1.3使用代码表示此时的链表


//定义头节点
  private Node head;
  //节点个数
  private int size;
  //无参数构造函数
  public LinkedList() {
    head = null;
    size = 0;
  }
  //获取链表中的元素个数
  public int getSize() {
    return size;
  }
  //返回链表是否为空
  public boolean isEmpty() {
    return size == 0;
  }

2.在链表头添加元素

2.1初始时，假设链表如下：

2.2 如在链表头添加一个666元素则需要先将666放进一个节点里，在节点里存入这个元素以及相应的next。

操作如下：

第一步：现将666这个节点（node）的next指向head,代码如下：


node.next=head

图示为：

第二步：然后再将head指向新的节点666


head=node

图示为：

通过第一步、第二步，我们就成功将新节点添加到头节上。此时node这个变量也就结束了此轮的工作，结果变为：

2.3 在链表头添加新元素的相关代码


 //在链表头添加新的元素e
  public void addFirst(E e) {
    Node node = new Node(e);
    node.next = head;
    head = node;
    size++;
  }

等同于：


 //在链表头添加新的元素e
  public void addFirst(E e) {
    head = new Node(e, head);
    size++;
  }

2.4 在链表中间添加元素

假设初始链表为：

假设我们需要在索引为2的位置添加元素666（此时的索引为2只是用来说明我们此时需要操作的位置，并不是真正的索引意思）

操作步骤：

1）：创建出666这个节点

2）：使用一个变量prev来标识在需要插入节点的地方的前一个节点，初始时prev和头节点head是相同的。

对于此处我们需要在索引为2的位置插入新元素，我们只需要找到索引为2的前一个位置（索引为1），然后把prev指向索引为1节点即可。

3）：进行元素添加操作

第一步：先将node的next指向prev的下一个节点元素


node.next=prev.next

第二步：再将prev的next指向node


prev.next=node

通过第一步、第二步即可将新元素插入到索引为2的地方。

从上不难看出，对于在链表中添加元素关键是找到要添加的节点的前一个节点，因此对于在索引为0的节点添加元素就需要单独处理。

关于在链表中间添加元素的代码：


 //在链表的index(0--based)的位置添加新的元素e  (实际不常用，练习用)
  public void add(int index, E e) {
    if (index < 0 || index > size) {
      throw new IllegalArgumentException("位置不合法");
    }
    //对于头节点的特殊处理
    if (index == 0) {
      addFirst(e);
    } else {
      Node prev = head;
      for (int i = 0; i < index - 1; i++) {//获取到需要添加元素位置的前一个元素
        prev = prev.next;
      }
      Node node = new Node(e);
      node.next = prev.next;
      prev.next = node;
      size++;
    }
  }

此时代码等同于：


 //在链表的index(0--based)的位置添加新的元素e  (时间不常用，练习用)
  public void add(int index, E e) {
    if (index < 0 || index > size) {
      throw new IllegalArgumentException("位置不合法");
    }
    //对于头节点的特殊处理
    if (index == 0) {
      addFirst(e);
    } else {
      Node prev = head;
      for (int i = 0; i < index - 1; i++) {//获取到需要添加元素位置的前一个元素
        prev = prev.next;
      }
//      Node node = new Node(e);
//      node.next = prev.next;
//      prev.next = node;
      prev.next=new Node(e,prev.next);
      size++;
    }
  }

3.在链表尾部添加元素

这里复用上述的add（）方法


 //在链表末尾添加新的元素
  public void addLast(E e){
    add(size,e);
  }

本小节完整代码：


package LinkedList;
public class LinkedList<E> {
  //将Node节点设计成私有的类中类
  private class Node<E> {
    public E e;
    public Node next;
    //两个参数的构造函数
    public Node(E e, Node next) {
      this.e = e;
      this.next = next;
    }
    //一个参数的构造函数
    public Node(E e) {
      this.e = e;
      this.next = null;
    }
    //无参构造函数
    public Node() {
      this(null, null);
    }
    @Override
    public String toString() {
      return e.toString();
    }
  }
  //定义头节点
  private Node head;
  //节点个数
  private int size;
  //无参数构造函数
  public LinkedList() {
    head = null;
    size = 0;
  }
  //获取链表中的元素个数
  public int getSize() {
    return size;
  }
  //返回链表是否为空
  public boolean isEmpty() {
    return size == 0;
  }
  //在链表头添加新的元素e
  public void addFirst(E e) {
    head = new Node(e, head);
    size++;
  }
  //在链表的index(0--based)的位置添加新的元素e  (实际不常用，练习用)
  public void add(int index, E e) {
    if (index < 0 || index > size) {
      throw new IllegalArgumentException("位置不合法");
    }
    //对于头节点的特殊处理
    if (index == 0) {
      addFirst(e);
    } else {
      Node prev = head;
      for (int i = 0; i < index - 1; i++) {//获取到需要添加元素位置的前一个元素
        prev = prev.next;
      }
//      Node node = new Node(e);
//      node.next = prev.next;
//      prev.next = node;
      prev.next=new Node(e,prev.next);
      size++;
    }
  }
  //在链表末尾添加新的元素
  public void addLast(E e){
    add(size,e);
  }
}