数据结构： Java中LinkedList的简单实现

更新：以下代码是初学链表后的简单实现，时隔一年再看一下代码。觉得有点惨不忍睹，测试了一下，标准库的链表插入1000万个元素用了10秒钟，以下代码花费的时间远超标准库。因为如果要将元素插入到链表末尾，都需要遍历整个链表。是个O（N）的算法。但实际上，大部分插入都是插入到最后（或是最前）。我们其实只需要维护一个tail节点就能解决这个问题。这样时间复杂度就为O（1）了。

    public void add(T val)
    {
if(head==null)
        {
            head = new Node(val);
            tail = head;
        }
else
        {
            tail.next = new Node(val);
            tail = tail.next;
        }
        ++size;
    }

下面是LinkedList的简单实现。

LinkedList的优点：新项的插入和现有项的删除花费常数时间。(前提是已有变动项的位置，不然还是要在索引上花费O(N) )
LinkedList的缺点：很难索引现有项，对get操作的调用花费很多时间。

MyLinkedList作为双向链表，get()方法可以从头结点或者尾节点开始。所以最坏的情况下需要遍历【N/2】个元素。

代码中changedTimes和itChangedTimes的作用：如果获取了一个迭代器之后修改它所对应的MyLinkedList对象，则让该迭代器失效。

package list;

import java.util.ConcurrentModificationException;
import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;
/**
 * MyLinkedList
 * @author earayu
 * @param <T>
 */
public class MyLinkedList<T> implements Iterable<T> {
//双向链表的节点
private static class Node<T>{
        public T data;
        public Node<T> prevNode;
        public Node<T> nextNode;
        public Node(T data, Node<T> prevNode, Node<T> nextNode) {
this.data = data;
this.prevNode = prevNode;
this.nextNode = nextNode;
        }
    }
//定义链表的长度，修改次数，头结点和尾节点。
private int size;
private int changedTimes;
private Node<T> firstNode;
private Node<T> lastNode;
/**
 * 调用init()方法，初始化链表
 */
    public MyLinkedList(){
        init();
    }
/**
 * 初始化MyLinkedList,将长度，被改变次数，头结点和尾节点都初始化。以免发生错误。
 */
private void init(){
        size = 0;
        changedTimes = 0;
        firstNode = new Node<T>(null, null, null);
        lastNode = new Node<T>(null, null, null);
        firstNode.nextNode = lastNode;
        lastNode.prevNode = firstNode;
    }
/**
 * 将链表清空，修改次数+1
 */
    public void clear(){
        size = 0;
        changedTimes++;
        firstNode = new Node<T>(null, null, null);
        lastNode = new Node<T>(null, null, null);
        firstNode.nextNode = lastNode;
        lastNode.prevNode = firstNode;
    }

    public boolean isEmpty(){
return size() == 0;
    }

/**
 * 返回当前链表长度（不含头尾节点）
 * @return
 */
    public int size(){
return size;
    }
/**
 * 将idx索引出节点的值设置成newData
 * @param idx
 * @param newData
 * @return
 */
    public T set(int idx, T newData){
        Node<T> p = getNode(idx);
        T oldVal = p.data;
        p.data = newData;
return oldVal;
    }
/**
 * 删除制定索引出的节点，索引从0开始
 * @param idx
 * @return
 */
    public T remove(int idx){
return remove(getNode(idx));
    }

private T remove(Node<T> p){
        p.nextNode.prevNode = p.prevNode;
        p.prevNode.nextNode = p.nextNode;
        --size;
        ++changedTimes;
return p.data;
    }

/**
 * 将data添加到链表尾部。
 * @param data
 * @return
 */
    public boolean add(T data){
        add(size, data);
return true;
    }
/**
 * 将链表添加到idx索引出，索引从0开始
 * @param idx
 * @param data
 * @return
 */
    public boolean add(int idx, T data){
if(idx < 0 || idx > size){
throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        Node<T> beforeNode = firstNode;
for(int i=0;i<size;i++){
            beforeNode = beforeNode.nextNode;
        }
        Node<T> afterNode = beforeNode.nextNode;
        beforeNode.nextNode = new Node(data, beforeNode, afterNode);
        afterNode.prevNode = beforeNode.nextNode;
        ++size;
        ++changedTimes;
return true;
    }
/**
 * 获取idx索引出的节点的数据，索引从0开始
 * @param idx
 * @return
 */
    public T get(int idx){
return getNode(idx).data;
    }
/**
 * 获取idx索引出的节点
 * @param idx
 * @return
 */
private Node<T> getNode(int idx){
if(idx < 0 || idx >= size){
throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        Node<T> p;
if(idx < size/2){
            p = firstNode.nextNode;
for(int i=0; i<idx; i++){
                p = p.nextNode;
            }
        }else{
            p = lastNode;
for(int i=size; i>idx; i--){
                p = p.prevNode;
            }
        }
return p;
    }

/**
 * 返回一个迭代器
 */
@Override
    public Iterator<T> iterator() {
return new LinkedListIterator();
    }
/**
 * 
 * @author earayu
 *
 */
private class LinkedListIterator implements Iterator<T>{
//迭代器的当前指向节点，修改次数，可否移除
private Node<T> currentNode = firstNode.nextNode;
private int itChangedTimes = changedTimes;
private boolean removable = false;

/**
 * 返回是否有下一个节点（不包含尾节点）。
 */
@Override
        public boolean hasNext() {
return currentNode != lastNode;
        }
/**
 * 返回当前指向节点的下一个节点的值，并将指向的节点后移一位。
 */
@Override
        public T next() {
if(changedTimes != itChangedTimes){
throw new ConcurrentModificationException();
            }
if(!hasNext()){
throw new NoSuchElementException();
            }

            T nextItem = currentNode.data;
            currentNode = currentNode.nextNode;
            removable = true;
return nextItem;
        }
/**
 * 调用外部类的remove方法，移除上一个访问过的节点。即，当前指向节点的前一个节点。
 */
        public void remove(){
if(changedTimes != itChangedTimes){
throw new ConcurrentModificationException();
            }
if(!removable){
throw new IllegalStateException();
            }

            MyLinkedList.this.remove(currentNode.prevNode);
            removable = false;
            ++itChangedTimes;
        }
    }
}

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