双向链表结构详解

双向链表的节点比单链表的节点多一个pre域，也就是存放当前节点的前一个节点地址的地方。

单链表里有许多操作是要找到待操作节点的前一个节点的，而双向链表则不需要，因为双向链表可以得到当前节点的前一个和后一个节点信息，可以完成相应的操作。

双向链表节点：

节点类：

class Node{
	//pre表示前一个节点，next表示后一个节点
	//no表示序号，其他为一些数据
	private Node pre;
	private Node next;
	private int no;
	private String name;
    private String nickname;
    public Node(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
	@Override
	public String toString() {
        return "Node{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
	//get set 方法省略
}

双向链表类(带头节点)：

双向链表的基本操作后面追加

class TwoWayLinkedList{
	private Node head = new Node(0,"","");
	//无参构造函数
	public TwoWayLinkedList(){
	}
	public void setHead(Node node){
		this.head = node;
	}
	public Node getHead(){
		return this.head;
	}
}

接下来就是给双向链表类添加一些基本方法了，插入这里提供按序号插入法，其他插入类似，然后就是删除，修改，遍历方法了。

添加节点方法(按序号插入)，该方法在双向链表类内部

思路：

插入节点的插入位置在cur指针的前面时

1.插入时先设置待插入节点的node的pre域，即把cur的pre域设置为node的pre域

2.再把cur的pre域对应节点的next域设为node

3.然后将cur的的pre域设为node，node的next域设为cur 即：

node.setPre(cur.getPre());

node.setNext(cur);

cur.getPre().setNext(node);

cur.setPre(node);

插入节点的插入位置在cur指针后面时又分为：在链表尾部插入和在链表头部插入(即链表为空时插入第一个节点)

特别注意：插入第一个节点时和在链表尾部插入时，cur很容易出现空指针异常，所以要分三种插入的情况

参数：节点(Node)

返回值：无

public void add(Node node){
	//先判断链表是否为空，为空说明这是插入的第一个节点
	//第一个节点插入因为head的next域为空
	//head.getNext().getPre()会报空指针异常错误
	//所以给第一个节点设置pre域时要直接指向head
	if(head.getNext()==null){
		node.setNext(head.getNext());
		node.setPre(head);
		head.setNext(node);
		return;
	}
	//代码走到这里说明双向链表至少有一个节点
	//创建一个cur指针，指向链表的第一个节点
	Node cur = head.getNext();
	//如果cur指向最后一个节点还没有比待插入节点序号大的
	//就插入到链表最后
	while(true){
		//如果cur当前指向的节点序号大于待插入节点的序号
		//说明待插入节点应该插在cur当前指向节点的前一个位置
		//插入之后就退出循环，插入方法也就执行完了
		if(cur.getNo()>node.getNo()){
			node.setPre(cur.getPre());
			node.setNext(cur);
			cur.getPre().setNext(node);
			cur.setPre(node);
			break;
		}else if(cur.getNo()==node.getNo()){
			//编号存在就不插入，退出循环
			System.out.printf("编号%d已存在\n",node.getNo());
			break;
		}else if(cur.getNext()==null){
			//判断当前cur指向的是不是最后一个节点
			//如果是，就插入到链表最后
			//进入这个if分支
			//说明待插入节点序号比前面节点序号都大
			//而且待插入节点序号不存在于链表中
			node.setPre(cur);
			cur.setNext(node);
			//节点初始化时，其pre与next默认指向null
			//所以不需要让node的next域再设置为null
			//或者设为cur的next域
			break;
		}
		//如果上面的if分支一个都没进入
		//说明cur指向的节点不满足，让cur指向下一个节点
		cur = cur.getNext();
	}
}

插入方法写好之后就可以写遍历方法，将双向链表进行打印输出，该方法还是在双向链表类内部

参数：无

返回值：无

public void print(){
	//先判断链表是否为空
	if(head.getNext()==null){
		System.out.println("双向链表为空");
		return;
	}
	//定义一个cur指针指向链表的头节点，然后遍历链表
	Node cur = head;
	//开始遍历
	while(true){
		//cur指向链表最后一个节点就退出循环
		if(cur.getNext()==null){
			break;
		}
		//因为cur初始化是head
		//所以打印cur指向的下一个节点
		//打印时需要打印当前节点和前一个节点
		//避免插入时节点pre域出现问题
		System.out.println("now:"+cur.getNext()+
		"pre:"+cur.getNext().getPre());
		//然后让cur指向下一个节点
		cur = cur.getNext();
	}
}

链表删除思路：

1.先遍历通过cur找到待删除节点

此时cur指向的就是待删除节点，让待删除节点的前一个节点的next域直接跨过待删除节点指向待删除节点的next域。

2.让待删除节点的下一个节点的pre域直接跨过待删除节点指向待删除节点的pre域

cur.getPre().setNext(cur.getNext());

cur.getNext().setPre(cur.getPre());

特别注意：如果待删除节点是链表最后一个，那么cur.getNext()就为空，2)的操作就会出现空指针异常，这里需要判断一下

参数：待删除节点的序号(int)

返回值：无

该方法仍然在双向链表内部

public void remove(int no){
	//先判断链表是否为空
	if(head.getNext()==null){
		System.out.println("链表为空");
		return;
	}
	//创建一个cur指针来遍历链表，初始化指向链表第一个节点
	Node cur = head.getNext();
	while(true){
		if(cur.getNo()==no){//找到待删除节点
			cur.getPre().setNext(cur.getNext());
			if(cur.getNext()!=null){
				//如果待删除节点为链表最后一个节点
				//不执行下面语句
				cur.getNext().setPre(cur.getPre());
			}
			break;
		}else if(cur.getNext()==null){
			//当前cur指向的是链表最后一个节点
			//说明没有传来的序号匹配不到待删除节点
			System.out.println("没有该编号:"+no+"节点");
			break;
		}
		//未执行上面代码，让cur后移
		cur = cur.getNext();
	}
}

链表修改节点信息思路：

修改节点信息与删除节点类似，遍历找到待更新节点，然后替换信息，未找到就在控制台输出提醒，不可修改节点序号

参数：一个节点(node)

返回值：无

public void update(Node node){
	//先判断链表是否为空
	if(head.getNext()==null){
		System.out.println("链表为空");
		return;
	}
	//创建一个cur指针来遍历链表，初始化指向链表第一个节点
	Node cur = head.getNext();
	while(true){
		if(cur.getNo()==node.getNo()){//找到待修改节点
			//修改节点信息
			cur.setName(node.getName());
			cur.setNickname(node.getNickname());
			break;
		}else if(cur.getNext()==null){
			//当前cur指向的是链表最后一个节点
			//说明传来节点的序号匹配不到
			System.out.println("没有该编号:"
			+node.getNo()+"节点");
			break;
		}
		//未执行上面代码，让cur后移
		cur = cur.getNext();
	}
}

之前单链表的操作，如：单链表长度，获取倒数第k个节点，单链表反转，单链表反向输出，合并两个有序单链表为一个单链表且仍然有序。

双向链表的操作，下面直接给出代码，思路是和单链表的类似，就是设置节点pre域麻烦一点。

双向链表全部代码如下：

package com.sixteen.linkedlist;
public class TwoWayLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TwoWayLinkedList twoWayLinkedList = new TwoWayLinkedList();
        twoWayLinkedList.add(new Node(1,"宋江","及时雨"));
        twoWayLinkedList.add(new Node(3,"吴用","智多星"));
        twoWayLinkedList.add(new Node(2,"卢俊义","玉麒麟"));
        twoWayLinkedList.add(new Node(4,"林冲","豹子头"));
        System.out.println("原双向链表-----");
        twoWayLinkedList.print();
        /*System.out.println(getSize(twoWayLinkedList.getHead()));
        twoWayLinkedList.update(new Node(2,"卢俊义222","玉麒麟222"));
        System.out.println("修改后的双向链表-----");
        twoWayLinkedList.print();*/
        /*System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 1));
        System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 4));
        System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 2));
        System.out.println(getTheLastIndexNode(twoWayLinkedList.getHead(), 6));*/
        /*twoWayLinkedList.remove(3);
        System.out.println("-----");
        twoWayLinkedList.print();*/
        /*//reversePrint(twoWayLinkedList.getHead());
        reverse(twoWayLinkedList.getHead());
        System.out.println("反转后的双向链表-----");
        twoWayLinkedList.print();*/
        /*TwoWayLinkedList twoWayLinkedList1 = new TwoWayLinkedList();
        twoWayLinkedList1.add(new Node(1,"宋江","及时雨"));
        twoWayLinkedList1.add(new Node(3,"吴用","智多星"));
        twoWayLinkedList1.add(new Node(5,"卢俊义","玉麒麟"));
        twoWayLinkedList1.add(new Node(7,"林冲","豹子头"));
        TwoWayLinkedList twoWayLinkedList2 = new TwoWayLinkedList();
        twoWayLinkedList2.add(new Node(2,"宋江2","及时雨2"));
        twoWayLinkedList2.add(new Node(4,"吴用4","智多星4"));
        twoWayLinkedList2.add(new Node(6,"卢俊义6","玉麒麟6"));
        twoWayLinkedList2.add(new Node(8,"林冲8","豹子头8"));
        TwoWayLinkedList twoWayLinkedList = mergeTwoTwoWayLinkedList(twoWayLinkedList1, twoWayLinkedList2);
        twoWayLinkedList.print();*/
    }
    public static Node getTheLastIndexNode(Node head,int index){
        if (head.getNext()==null){
            return null;
        }
        int size = getSize(head);
        if (index<0 || index>size){
            return null;
        }
        Node temp = head.getNext();
        for (int i = 0; i < size-index; i++) {
            temp = temp.getNext();
        }
        return temp;
    }
    public static int getSize(Node head){
        if (head.getNext()==null){
            return 0;
        }
        int count = 0;
        Node temp = head.getNext();
        while (temp!=null){
            count++;
            temp = temp.getNext();
        }
        return count;
    }
    public static TwoWayLinkedList mergeTwoTwoWayLinkedList(TwoWayLinkedList twoWayLinkedList1,                                                            TwoWayLinkedList twoWayLinkedList2){
        Node head1 = twoWayLinkedList1.getHead();
        Node head2 = twoWayLinkedList2.getHead();
        if (head1.getNext()==null || head2.getNext()==null){
            return head1.getNext()==null ? twoWayLinkedList2:twoWayLinkedList1;
        }
        Node cur = head1.getNext();
        Node node;
        while (cur!=null){
            node = cur;
            cur = cur.getNext();
            twoWayLinkedList2.add(node);
        }
        return twoWayLinkedList2;
    }
    public static void reverse(Node head){
        //如果链表为空或链表只有一个元素，不做任何操作
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        if (head.getNext().getNext()==null){
            return;
        }
        Node temp = head.getNext();
        Node reverseNode = new Node(0,"","");
        Node node;
        while (temp!=null){
            node = temp;
            temp = temp.getNext();
            if (reverseNode.getNext()==null){
                node.setNext(reverseNode.getNext());
                node.setPre(reverseNode);
                reverseNode.setNext(node);
            }else {
                node.setNext(reverseNode.getNext());
                node.setPre(reverseNode);
                reverseNode.getNext().setPre(node);
                reverseNode.setNext(node);
            }
        }
        head.setNext(reverseNode.getNext());
    }
    public static void reversePrint(Node head){
        //链表为空或者链表只有一个节点时，直接输出
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        if (head.getNext().getNext()==null){
            System.out.println(head.getNext());
            return;
        }
        Node temp = head.getNext();
        //while循环结束之后temp定位到最后一个节点，然后再反向遍历链表
        while (temp.getNext()!=null){
            temp = temp.getNext();
        }
        while (temp.getPre()!=null){
            System.out.println(temp);
            temp = temp.getPre();
        }
    }
}
class TwoWayLinkedList{
    private Node head = new Node(0,"","");
    public Node getHead() {
        return head;
    }
    public void setHead(Node head) {
        this.head = head;
    }
    public void add(Node node){
        if (head.getNext()==null){
            node.setPre(head);
            node.setNext(head.getNext());
            head.setNext(node);
            return;
        }
        Node cur = head.getNext();
        while (true){
            if (cur.getNo()>node.getNo()){
                node.setPre(cur.getPre());
                node.setNext(cur);
                cur.getPre().setNext(node);
                cur.setPre(node);
                break;
            }else if (cur.getNo()==node.getNo()){
                System.out.printf("编号%d已存在\n",node.getNo());
                break;
            }else if (cur.getNext()==null){
                node.setPre(cur);
                cur.setNext(node);
                break;
            }
            cur = cur.getNext();
        }
    }
    public void remove(int no){
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        Node cur = head.getNext();
        while (true){
            if (cur.getNo()==no){
                cur.getPre().setNext(cur.getNext());
                if (cur.getNext()!=null){//如果当前cur指向的是链表最后一个节点，就不执行下面的操作
                    cur.getNext().setPre(cur.getPre());
                }
                if (cur.getNext()==null){//找到相应节点且这个节点是最后一个节点
                    cur.getPre().setNext(null);
                }else {
                    cur.getPre().setNext(cur.getNext());
                    cur.getNext().setPre(cur.getPre());
                }
                break;
            }else if (cur.getNext()==null){
                System.out.println("没有编号"+no+"的节点");
                break;
            }
            cur = cur.getNext();
        }
    }
    public void update(Node node){
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        Node cur = head.getNext();
        while (true){
            if (cur.getNo()==node.getNo()){
                cur.setName(node.getName());
                cur.setNickname(node.getNickname());
                break;
            }else if (cur.getNext()==null){
                System.out.println("没有编号"+node.getNo()+"节点");
                break;
            }
            cur = cur.getNext();
        }
    }
    public void print(){
        if (head.getNext()==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        Node cur = head;
        while (true){
            if (cur.getNext()==null){
                break;
            }
            System.out.println("now:"+cur.getNext()+
                    "pre:"+cur.getNext().getPre());
            cur = cur.getNext();
        }
    }
}
class Node{
    private Node pre;
    private Node next;
    private int no;
    private String name;
    private String nickname;
    public Node(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
    public Node getPre() {
        return pre;
    }
    public void setPre(Node pre) {
        this.pre = pre;
    }
    public Node getNext() {
        return next;
    }
    public void setNext(Node next) {
        this.next = next;
    }
    public int getNo() {
        return no;
    }
    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getNickname() {
        return nickname;
    }
    public void setNickname(String nickname) {
        this.nickname = nickname;
    }
}