不带虚拟头节点的单链表原理及实现

不带虚拟头节点的单链表：

接口设计：

public interface List<E> {
    public static final int ELEMENT_NOT_FOUND = -1;

    // 清除所有的元素
    void clear();

    //  返回元素的个数
    int size();

    // 判断是否为空
    boolean isEmpty();

    // 判断是否包含指定元素
    boolean contains(E element);

    // 将指定的元素追加到末尾
    void add(E element);

    // 返回指定索引处的元素
    E get(int index);

    // 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
    E set(int index, E element);

    // 在指定索引处插入指定的元素
    void add(int index, E element);

    // 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
    E remove(int index);

    // 返回指定元素的索引
    int indexOf(E element);
}

public abstract class AbstractList<E> implements List<E> {
    protected int size; // 存储元素的个数

    //  返回元素的个数
    @Override
    public int size() {
        return size;
    }

    // 判断是否为空
    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    // 判断是否包含指定元素
    @Override
    public boolean contains(E element) {
        return indexOf(element) != ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

    // 将指定的元素追加到末尾
    @Override
    public void add(E element) {
        add(size, element);
    }

    protected void rangeCheck(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ", Size:" + size);
        }
    }

    protected void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index:" + index + ", Size:" + size);
        }
    }
}

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> {
    private E[] elements; // 存储所有的元素

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    // 有参构造方法
    public ArrayList(int capaticy) {
        capaticy = (capaticy < DEFAULT_CAPACITY) ? DEFAULT_CAPACITY : capaticy;
        elements = (E[]) new Object[capaticy];
    }

    // 无参构造方法
    public ArrayList() {
        this(DEFAULT_CAPACITY);
    }

    // 清除所有的元素
    @Override
    public void clear() {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            elements[i] = null;
        }
        size = 0;
    }

    // 返回指定索引处的元素
    @Override
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        return elements[index];
    }

    // 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
    @Override
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
        E old = elements[index];
        elements[index] = element;
        return old;
    }

    // 在指定索引处插入指定的元素
    @Override
    public void add(int index, E element) {
        // 加上这句，就不允许存储null了
        // if (element == null)    return;

        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacity(size + 1);

        for (int i = size; i > index; i--) {
            elements[i] = elements[i - 1];
        }
        elements[index] = element;
        size++;
    }

    // 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
    @Override
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
        E old = elements[index];
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            elements[i - 1] = elements[i];
        }
        // size--;
        // elements[size] = null;
        elements[--size] = null;
        return old;
    }

    // 返回指定元素的索引
    @Override
    public int indexOf(E element) {
        if (element == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (elements[i] == null)    return i;
            }
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (element.equals(elements[i]))    return i;
            }
        }

        return ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

    // 保证要有capacity的容量
    private void ensureCapacity(int capacity) {
        int oldCapacity = elements.length;
        if (oldCapacity >= capacity)    return;

        // 新容量为旧容量的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

        E[] newElements = (E[]) new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            newElements[i] = elements[i];
        }

        elements = newElements;
        // System.out.println("旧容量为" + oldCapacity + "，新容量为" + newCapacity);
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder string = new StringBuilder();
        string.append("size = ").append(size).append(", [");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (i != 0) string.append(", ");
            string.append(elements[i]);
            // if (i != size - 1)  string.append(", ");
        }
        string.append("]");
        return string.toString();
    }
}

public class LinkedList<E> extends AbstractList<E> {
    private Node<E> first; // 指向第一个元素结点

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

    // 清除所有的元素
    @Override
    public void clear() {
        size = 0;
        first = null;
    }

    // 返回指定索引处的元素
    @Override
    public E get(int index) {
        return nodeOf(index).element;
    }

    // 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
    @Override
    public E set(int index, E element) {
        Node<E> node = nodeOf(index);
        E old = node.element;
        node.element = element;
        return old;
    }

    // 在指定索引处插入指定的元素
    @Override
    public void add(int index, E element) {
        if (index == 0) {
            first = new Node<>(element, first);
        } else {
            Node<E> prev = nodeOf(index - 1);
            prev.next = new Node<>(element, prev.next);
        }
        size++;
    }

    // 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
    @Override
    public E remove(int index) {
        Node<E> node = first;
        if (index == 0) {
            first = first.next;
        } else {
            Node<E> prev = nodeOf(index - 1);
            node = prev.next;
            prev.next = node.next;
        }
        size--;
        return node.element;
    }

    // 返回指定元素的索引
    @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_FOUND;
    }

    // 返回index索引处的结点对象
    private Node<E> nodeOf(int index) {
        rangeCheck(index);
        Node<E> node = first;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            node = node.next;
        }
        return node;
    }

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
        list.add(20);
        list.add(0, 44);
        list.add(30);
        list.add(list.size(), 55);
        list.remove(1);
        System.out.println(list);

        List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
        list2.add(20);
        list2.add(0, 44);
        list2.add(30);
        list2.add(list.size(), 55);
        list2.remove(1);
        System.out.println(list);
    }
}

标签：node,index,单链,int,element,public,不带,节点,size
来源： https://blog.csdn.net/qq_42815188/article/details/121628494