02、数据结构和算法 - 实战：Java实现单向链表
1.1 什么是单向链表
单向链表（单链表）是链表的一种，其特点是链表的链接方向是单向的，对链表的访问要通过顺序读取从头部开始；链表是使用指针进行构造的列表；又称为结点列表，因为链表是由一个个结点组装起来的；其中每个结点都有指针成员变量指向列表中的下一个结点；
链表是由结点构成，head指针指向第一个成为表头结点，而终止于最后一个指向NULL的指针。
1、 Data域–存放结点值的数据域；
2、 Next域–存放结点的直接后继的地址（位置）的指针域（链域）；
链表通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的，每个结点只有一个链域的链表称为单链表（Single Linked List）。
1.2 JAVA实现单向链表
CustomLinkedList类是一个自定义实现了单向链表。
package com.yuanxw.datastructure.chapter2;
/**
* 自定义单向链表CustomLinkedList
*/
public class CustomLinkedList<E> {
// 第一个节点元素
private Node first;
// 自定义LinkedList大小
private int size;
public CustomLinkedList() {
}
public CustomLinkedList(E element) {
this.addFirst(element);
}
public CustomLinkedList(E ...element) {
this.of(element);
}
/**
* 单向链表Node结构
*
* @param <E>
*/
private class Node<E> {
// Node节点value值
private E value;
// 下一个Node节点
private Node<E> next;
}
/**
* 是否是空
*
* @return
*/
private boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 添加元素
*
* @param element
* @return
*/
public boolean addFirst(E element) {
final Node<E> newNode = new Node<>();
newNode.value = element;
newNode.next = first;
this.first = newNode;
this.size++;
return true;
}
/**
* 添加多个元素
*
* @param elements
* @return
*/
private boolean of(E... elements) {
if (elements.length > 0) {
for (E element : elements) {
addFirst(element);
}
}
return true;
}
/**
* 删除元素
*
* @return
*/
private boolean removeFirst() {
return this.remove((E) this.first.value);
}
/**
* 删除指定元素
*
* @return
*/
private boolean remove(E element) {
// 当前节点元素为初始值为：第一个元素
Node currentNode = this.first;
// 上一级元素Node节点
Node previousNode = null;
while (currentNode != null) {
if (currentNode.value.equals(element)) {
/**
* 如果指定元素出现在第一个位置，将下一个元素赋值到第一个位置。
* 否则将当前上一级元素Node节点的，下一个元素指向当前元素的下一个元素，跳过当前删除元素。
*/
if (previousNode == null) {
this.first = currentNode.next;
} else {
previousNode.next = currentNode.next;
}
size--;
return true;
}
previousNode = currentNode;
currentNode = currentNode.next;
}
return false;
}
/**
* 判断是否包含
*
* @return
*/
private boolean contains(E element) {
Node<E> currentNode = this.first;
while (currentNode != null) {
if (currentNode.value.equals(element)) {
return true;
}
currentNode = currentNode.next;
}
return false;
}
/**
* 获得第一个元素
* @return
*/
private E getFirst(){
return (E) this.first.value;
}
/**
* 获得最后一个元素
* @return
*/
private E getLast(){
E element = null;
Node<E> currentNode = this.first;
while (currentNode != null) {
element = currentNode.value;
currentNode = currentNode.next;
}
return element;
}
private void clear(){
Node<E> currentNode = this.first;
while (currentNode != null) {
Node<E> nextNode = currentNode.next;
currentNode.value = null;
currentNode.next = null;
currentNode = nextNode;
}
this.first = null;
this.size = 0;
}
/**
* 元素反转
*
* @return
*/
public CustomLinkedList reverse() {
Node<E> currentNode = this.first;
Node<E> prevNode = new Node<E>();
while (currentNode != null) {
// 临时变量，保存currentNode的下一个节点
Node<E> nextNode = currentNode.next;
// currentNode的下一个节点，放到reverseNode放置到最前端
currentNode.next = prevNode.next;
// 将prevNode节点与之前的节点相连接
prevNode.next = currentNode;
// 节点后移
currentNode = nextNode;
}
CustomLinkedList customLinkedList = new CustomLinkedList();
customLinkedList.first = prevNode.next;
customLinkedList.size = this.size;
return customLinkedList;
}
/**
* 重写toString方法，方便显示
*
* @return
*/
@Override
public String toString(){
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
if (this.isEmpty()) {
buffer.append("[]");
return buffer.toString();
}
buffer.append("[");
Node<E> currentNode = this.first;
while (currentNode != null) {
buffer.append(currentNode.value).append(",");
currentNode = currentNode.next;
}
buffer.deleteCharAt(buffer.length() - 1);
buffer.append("]");
return buffer.toString();
}
public static void main(String[] args) {
CustomLinkedList customLinkedList = new CustomLinkedList();
customLinkedList.of("Kafka","Cassandra","Redis");
customLinkedList.addFirst("HBase");
customLinkedList.addFirst("Neo4j");
System.out.println("统计自定义链表customLinkedList对象节点元素个数："+customLinkedList.size);
System.out.println("列出customLinkedList对象所有节点元素：" + customLinkedList);
System.out.println("------------------------------------------------------------------------------------");
System.out.println("获得第一个元素: " + customLinkedList.getFirst());
System.out.println("获得第最后一个元素: " + customLinkedList.getLast());
System.out.println("判断列表是否包含HBase这个元素:" + customLinkedList.contains("HBase"));
System.out.println("------------------------------------------------------------------------------------");
System.out.println("删除第一个元素Neo4j: " + customLinkedList.removeFirst());
System.out.println("查看列出customLinkedList对象所有节点元素：" + customLinkedList);
System.out.println("------------------------------------------------------------------------------------");
System.out.println("删除指定元素Cassandra: " + customLinkedList.remove("Cassandra"));
System.out.println("查看列出customLinkedList对象所有节点元素：" + customLinkedList);
System.out.println("------------------------------------------------------------------------------------");
CustomLinkedList reverseCustomLinkedList = customLinkedList.reverse();
System.out.println("查看翻转后列出reverseCustomLinkedList对象所有节点元素：" + reverseCustomLinkedList);
System.out.println("------------------------------------------------------------------------------------");
customLinkedList.clear();
System.out.println("清空customLinkedList对象所有节点元素：" + customLinkedList);
System.out.println("-------------------------------遍历操作----------------------------------------------");
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
customLinkedList.addFirst(i);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("customLinkedList对象，添加元素，调用addFirst()方法，耗时：" + (end - start) + " 毫秒。");
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < customLinkedList.size; i++) {
customLinkedList.removeFirst();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("customLinkedList对象，添加元素，调用removeFirst()方法，耗时：" + (end - start) + " 毫秒。");
}
}
执行结果：
统计自定义链表customLinkedList对象节点元素个数：5
列出customLinkedList对象所有节点元素：[Neo4j,HBase,Redis,Cassandra,Kafka]
------------------------------------------------------------------------------------
获得第一个元素: Neo4j
获得第最后一个元素: Kafka
判断列表是否包含HBase这个元素:true
------------------------------------------------------------------------------------
删除第一个元素Neo4j: true
查看列出customLinkedList对象所有节点元素：[HBase,Redis,Cassandra,Kafka]
------------------------------------------------------------------------------------
删除指定元素Cassandra: true
查看列出customLinkedList对象所有节点元素：[HBase,Redis,Kafka]
------------------------------------------------------------------------------------
查看翻转后列出reverseCustomLinkedList对象所有节点元素：[Kafka,Redis,HBase]
------------------------------------------------------------------------------------
清空customLinkedList对象所有节点元素：[]
-------------------------------遍历操作----------------------------------------------
customLinkedList对象，添加元素，调用addFirst()方法，耗时：7 毫秒。
customLinkedList对象，添加元素，调用removeFirst()方法，耗时：9 毫秒。