Java实现单链表、栈、队列三种数据结构

一、单链表

1、在我们数据结构中，单链表非常重要。它里面的数据元素是以结点为单位，每个结点是由数据元素的数据和下一个结点的地址组成，在java集合框架里面  LinkedList、HashMap（数组加链表）等等的底层都是用链表实现的。

2、下面是单链表的几个特点：

数据元素在内存中存放的地址是不连续的：单链表的结点里面还定义一个结点，它里面保存着下一个结点的内存地址，在实例化对象的时候，jvm会开辟不同内存空间，并且是不连续的。

添加效率高：添加一个元素时，先找到插入位置的前一个，只需要将1，2个元素的连接断开，将插入结点的next指向第一个元素的next

（1），然后将第一个元素的next指向插入结点（2），

不用在挪动后面元素。

删除效率高：删除一个元素时，先找到删除位置，将前一个的next指向删除位置的next，不用在挪动后面元素。

查询效率低：查询的时候必须从头开始，依次遍历，而数组因为它的内存是连续的，可以直接通过索引查找。

3、下面通过代码来实现单链表结构： 

package com.tlinkedList;  
/**  
* User:zhang  
* Date:2020/10/26  
**/  
public class TLinkedList<T> {  
  private Node head;//链表头部  
  private int size;//链表元素的个数  
  public TLinkedList(){  
      head=null;  
      size=0;  
  }  
//    将结点作为内部类。也可以新建一个Node类，作为结点  
  class Node{  
      private Node next;//下一个结点  
      private T t;//结点的数据  
      public Node(T t){  
          tthis.t=t;  
      }  
      public T getT() {  
          return t;  
      }  
      public void setT(T t) {  
          tthis.t = t;  
      }  
  }  
//    在链表头部添加一个结点  
  public void addFirst(T t){  
      Node node = new Node(t);  
      node.next=head;  
      head=node;  
      size++;  
  }  
//    在链表中间添加一个结点  
  public void addMid(T t,int index){  
      Node node = new Node(t);  
      Node mid=head;  
      for (int i = 0; i < index - 1; i++) {  
          midmid=mid.next;  
      }  
      node.next=mid.next;  
      mid.next=node;  
      size++;  
  }  
//    在链表尾部添加一个结点  
  public void addLast(T t){  
      Node node = new Node(t);  
      Node last=head;  
      while (last.next!=null){  
          lastlast=last.next;  
      }  
      last.next=node;  
      node.next=null;  
      size++;  
  }  
//    删除链表的头结点  
  public void removeFirst(){  
      headhead=head.next;  
      size--;  
  }  
//    删除链表的中间元素  
  public void removeMid(int index){  
      Node mid=head;  
      if (index==0){  
          removeFirst();  
          return;  
      }  
      int j=0;  
      Node qMid=head;  
      while (j<index){  
          qMid=mid;  
          midmid=mid.next;  
          j++;  
      }  
      qMid.next=mid.next;  
      size--;  
  }  
//    删除链表的尾结点  
  public void removeLast(){  
      Node mid=head;  
      Node qMid=head;  
      while (mid.next!=null){  
           qMid=mid;  
           midmid=mid.next;  
      }  
      qMid.next= null;  
      size--;  
  }  
//    获取链表指定下标的结点  
  public Node get(int index){  
      Node mid=head;  
      if (index==0){  
          return head;  
      }  
      int j=0;  
      while (j<index){  
          midmid=mid.next;  
          j++;  
      }  
      return mid;  
  }  
  public static void main(String[] args) {  
      TLinkedList<String> linkedList = new TLinkedList<>();  
      linkedList.addFirst("hello1");  
      linkedList.addFirst("hello2");  
      linkedList.addFirst("hello3");  
      for (int i = 0; i < linkedList.size; i++) {  
          System.out.println(linkedList.get(i).getT());  
      }  
//        linkedList.removeLast();  
//        linkedList.removeFirst();  
//        linkedList.addLast("hello4");  
      linkedList.addMid("hello",2);  
      System.out.println("--------------");  
      for (int i = 0; i < linkedList.size; i++) { 
          System.out.println(linkedList.get(i).getT());  
      }  
  }  
} 

结果如下：

二、栈(Stack)

1、一提到栈我们脑海就会浮现四个字“先进后出”，没错，它就是栈的最大特点。

2、栈的应用场景也非常多，比如将字符串反转、jvm里面的栈区等等。

3、栈里面的主要操作有：

•  push（入栈）：将一个数据元素从尾部插入
•  pop（出栈）：将一个数据元素从尾部删除
•  peek（返回栈顶元素）：将栈顶元素的数据返回

相当于只有一个开口就是尾部，只能从尾进，从尾出。

4、下面通过链表结构实现栈结构： 

package com.tStack;  
/**  
* User:zhang  
* Date:2020/10/26  
**/  
public class Test_Stack<T> {  
  private Node head;//栈的头结点  
  private int size;//栈的元素个数  
  class Node{  
      private Node next;//下一个结点  
      private T t;//结点的数据  
      public Node(T t){  
          tthis.t=t;  
      }  
      public T getT() {  
          return t; 
      }  
      public void setT(T t) {  
          tthis.t = t;  
      }  
  }  
  public Test_Stack() {  
      head=null;  
      size=0;  
  }  
  public static void main(String[] args) {  
      Test_Stack<String> TStack = new Test_Stack<>();  
      TStack.push("hello1");  
      TStack.push("hello2");  
      TStack.push("hello3");  
      for (int i = 0; i < 3; i++) {  
          System.out.println(TStack.pop());  
      }  
  }  
//    入栈  
  public void push(T t){  
      Node node = new Node(t);  
      if (size==0){  
          node.next=head;  
          head=node;  
          size++;  
          return;  
      }  
      if (size==1){  
          head.next=node;  
          node.next=null;  
          size++;  
          return;  
      }  
      Node lastNode=head;  
      while (lastNode.next!=null){  
           lastNodelastNode=lastNode.next;  
      }  
      lastNode.next=node;  
      node.next=null;  
      size++;  
  }  
//    出栈  
  public T pop(){  
      if (size==0){  
          System.out.println("栈内无值");  
          return null;  
      }  
      if (size==1){  
          T t = head.getT();  
          head=null;  
          size--;  
          return t;  
      }  
      Node lastNode=head;  
      Node qNode=head;  
      while (lastNode.next!=null){  
          qNode=lastNode;  
          lastNodelastNode=lastNode.next;  
      }  
      T t = lastNode.getT();  
      qNode.next=null;  
      size--;  
      return t;  
  }  
//    获取栈里面元素的个数  
  public int getSize(){  
      return size;  
  }  
//    返回栈顶元素  
  public T peek(){  
      if (size==0){  
          System.out.println("栈内无值");  
          return null;  
      }  
      if (size==1){  
          return head.getT();  
      }  
      Node lastNode=head;  
      while (lastNode.next!=null){  
          lastNodelastNode=lastNode.next;  
      }  
      return lastNode.getT();  
  }  
} 

结果：

三、队列(Queue)

1、队列的特点也用“先进先出”四个字来概括。就是先进去的元素先输出出来。

2、我们常见的消息队列就是队列结构实现的。

3、队列的常见操作如下：

•  put（入队）：将一个结点插入到尾部。
•  pop（出队）：将头结点的下一个结点作为头，然后将原来的头结点删除。

4、通过链表结构实现队列： 

package com.tQueue;  
/**  
 * User:zhang  
 * Date:2020/10/26  
 **/  
public class TQueue<T> {  
    private Node front;//头结点  
    private Node tail;//尾结点  
    private int size;//队列中元素的个数  
    class Node {  
        private Node next;//下一个结点  
        private T t;//结点的数据  
        public Node(T t) {  
            tthis.t = t; 
        }  
        public T getT() {  
            return t;  
        }  
        public void setT(T t) {  
            tthis.t = t;  
        }  
    }  
    public int getSize() {  
        return size;  
    }  
    public void setSize(int size) {  
        this.size = size;  
    }  
    public TQueue() {  
        front = tail = null;  
    }  
    //    入队  
    public void put(T t) {  
        Node node = new Node(t);  
        if (size == 0) {  
            front = tail = node;  
            size++;  
            return; 
         }  
        Node lastNode = front;  
        while (lastNode.next != null) {  
            lastNodelastNode = lastNode.next;  
        }  
        lastNode.next = node;  
        tail = node;  
        size++;  
    }  
    //    出队  
    public T pop() {  
        if (size == 0) {  
            System.out.println("队列中无值");  
            return null;  
        }  
        T t = front.getT();  
        frontfront=front.next;  
        size--;  
        return t;  
    }   
    public static void main(String[] args) {  
        TQueue<String> tQueue = new TQueue<>();  
        tQueue.put("Hello1");  
        tQueue.put("Hello2");  
        tQueue.put("Hello3");  
        for (int i = 0; i < 3; i++) {  
            System.out.println(tQueue.pop());  
        }  
    }  
} 

结果：