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试题1：实现一个单链表，并实现以下功能：
试题2：实现一个双链表，并实现以下功能
思路总结：
什么情况下可能涉及到用数组实现链表呢？
在学习时了解到了可以用数组模拟链表，使其兼顾数据查找快，链表新增和删除快的缺点，找来一些试题实现了下，如下：
试题1：实现一个单链表，并实现以下功能：
Java代码实现：
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import java.util.Scanner;
public class ArrayLinkedList {
public static final int N = 100000;
private int head; // head
private int idx; // 存储新元素的索引下标
private int[] e; // 存放数据的数组；
private int[] ne; // 当前节点的下一个节点的地址(数组下标)。比如使用头插法,单向链表,e[5] = 5,e[5]的下一个节点的坐标是ne[5],下一个节点是e[ne[5]]
public ArrayLinkedList() {
e = new int[N];
ne = new int[N];
head = -1;
idx = 0;
}
public void insertToHead(int val) {
e[idx] = val;
ne[idx] = head; // head的值是头结点指向的下一个元素的下标值
head = idx++;
}
/**
* 将val插入到索引k后面
*
* @param k
* @param val
*/
public void insert(int k, int val) {
e[idx] = val;
ne[idx] = ne[k];
ne[k] = idx++;
}
/**
* 删除k节点后面的节点(只删一个)
*
* @param k
*/
public void remove(int k) {
if (k + 1 == 0) {
head = ne[head];
} else {
ne[k] = ne[ne[k]];
}
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("请输入:");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
ArrayLinkedList arrayLinkedList = new ArrayLinkedList();
int head = arrayLinkedList.head;
int[] e = arrayLinkedList.e;
int[] ne = arrayLinkedList.ne;
while (scanner.hasNextLine()) {
String inputString = scanner.nextLine();
if (StringUtils.isBlank(inputString)) {
break;
}
String[] inputArr = inputString.split(" ");
String f = inputArr[0];
int s = Integer.valueOf(inputArr[1]);
switch (f) {
case "H":
arrayLinkedList.insertToHead(s);
break;
case "D":
arrayLinkedList.remove(s - 1); // 第k个插入的数，idx是k-1
break;
case "I":
int val = Integer.valueOf(inputArr[2]);
arrayLinkedList.insert(s - 1, val);
break;
}
}
for (int i = head; i != -1; i = ne[i]) {
System.out.print(e[i] + " ");
}
scanner.close();
}
}试题2：实现一个双链表，并实现以下功能
Java代码实现：
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import java.util.Scanner;
/**
* 支持的操作：
* 1、在最左侧插入一个数；
* 2、在最右侧插入一个数；
* 3、将第k个插入的数删除；
* 4、在第k个插入的数左侧插入一个数；
* 5、在第k个插入的数右侧插入一个数
*/
public class TwoWayLinkedList2 {
public static final int N = 100000;
// 存放数组的数据
private int[] e;
// 存放左指针下标数组
private int[] l;
// 存放右指针地址数组
private int[] r;
// 数组待存储下标
private int idx;
// e[0]表示链表头；e[1]表示链表尾
// 向左侧插入，就是插入到上一个节点的右侧。所以插入的逻辑都抽象成插入到具体节点的右侧
// 构造方法
public TwoWayLinkedList2() {
e = new int[N];
r = new int[N];
l = new int[N];
r[0] = 1;
l[1] = 0;
idx = 2;
}
/**
* 将节点插入到e[k]节点右侧
*
* @param k
* @param val
*/
public void add(int k, int val) {
e[idx] = val;
l[idx] = k;
r[idx] = r[k];
l[r[k]] = idx;
r[k] = idx;
idx++;
}
/**
* 删除e[k]
*
* @param k
*/
public void remove(int k) {
r[l[k]] = r[k];
l[r[k]] = l[k];
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("请输入:");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
TwoWayLinkedList2 linkedList = new TwoWayLinkedList2();
int[] e = linkedList.e;
int[] l = linkedList.l;
int[] r = linkedList.r;
while (scanner.hasNextLine()) {
String inputString = scanner.nextLine();
if (StringUtils.isBlank(inputString)) {
break;
}
String[] inputArr = inputString.split(" ");
String f = inputArr[0];
Integer s = Integer.valueOf(inputArr[1]);
switch (f) {
case "L":
linkedList.add(0, s);
break;
case "R":
linkedList.add(l[1], s);
break;
case "D":
linkedList.remove(s + 1); // 第k个插入的数，idx是k+1,因为我们用了0和1表示链表头和链表尾
break;
case "IL":
linkedList.add(l[s + 1], Integer.valueOf(inputArr[2]));
break;
case "IR":
linkedList.add(s + 1, Integer.valueOf(inputArr[2]));
break;
}
}
// 遍历输出
for (int i = r[0]; i != 1; i = r[i]) {
System.out.printf("" + e[i]);
}
scanner.close();
}
}思路总结：
数组实现链表，一个数组用于存放数据，一个数组存放"指针"，这里的指针用数组下标代替。如果是双向链表，要用两个数组存放指针。同时要注意首节点和尾结点的记录方法。在实现双链表时，我曾用两个变量表示首尾节点，对比起来，没有用e[0],e[1]表示简洁，而且非常容易搞混。占用第0位和第1位保存链表头和尾时要注意初始的idx=2，第k个插入的元素的索引下标是k+1。大家可以使用更多方法实现，过程虽然曲折，但一顿操作下来，对链表的操作会非常的熟练。
什么情况下可能涉及到用数组实现链表呢？
在没有操作系统和内存管理的情况下。
1. 链表的实现需要动态内存分配和释放,这需要操作系统提供的堆内存管理。没有 OS 的动态内存管理,就无法真正实现链表节点的创建和销毁。
2. 链表通过指针链接节点,需要操作系统提供的指针和地址引用机制。没有 OS,就无法真正用指针建立节点之间的链接关系。
3. 数组可以预先分配一块内存,这个内存块可以视为堆内存,用下标代替指针,通过数组操作就可以模拟出指针操作。
4. 数组是一块连续的内存,空间固定,不需要动态扩展,所以定义数组后直接就可以使用,不依赖动态内存管理。
5. 数组中的每个元素是连续存储的,通过下标可以直接访问,不需要指针来进行寻址。可以模拟指针的移动,改变指针的指向来实现链表的操作。文章来源：https://uudwc.com/A/vm9R1
这里我们从算法分析和学习的角度来看这个问题，但不适合实际项目,只能处理规模较小的数据。要实现一个真正的可扩展链表,还需在操作系统上进行动态内存管理。文章来源地址https://uudwc.com/A/vm9R1
