一、双向链表简介
上一篇文章我介绍了单向链表的实现，单向链表的特点是：可以根据上一个节点访问下一个节点！但是，它有个缺点，无法通过下一个节点访问上一个节点！这也是它称为单向链表的原因。
那么，可不可以实现这样一种链表，它既可以通过一个节点，访问其上一个节点和下一个节点，也是可以的！它就是我接下来要介绍的双向链表！
如图：与单向链表不同的是，双向链表的每个节点包含三个域：val、pre、next，分别代表当前节点的值、上一个节点的地址、下一个节点的地址。
二、双向链表的实现
双向链表实现的全部代码：
类文件：
异常类代码：（IndexNotLegalException）
//自定义异常类：
public class IndexNotLegalException extends RuntimeException{
public IndexNotLegalException() {
}
public IndexNotLegalException(String message) {
super(message);
}
}
双向链表实现代码：（MyLinkedList）
import javax.management.ListenerNotFoundException;
import java.util.List;
public class MyLinkedList {
//创建ListNode内部类
class ListNode {
public int val;
public ListNode pre;//前驱
public ListNode next;//后继
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;//标志头节点
public ListNode last;//标志尾节点
//返回链表长度的方法：
public int size() {
int count = 0;
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
cur = cur.next;
count++;
}
return count;
}
//打印链表的方法；
public void display() {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
//查看是否波包含key关键字的方法：
public boolean contains(int key) {
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
//头部插入的方法
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
//如果head为null
if (head == null) {
head = last = node;
} else {
head.pre = node;
node.next = head;
head = node;
}
}
//尾部插入的方法：
public void addLast(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
//如果head==null
if (head == null) {
head = last = node;
} else {
last.next = node;
node.pre = last;
last = node;
}
}
//指定位置插入的方法：
public void addIndex(int index, int data) {
//1、判断index是否合法
try {
checkIndex(index);
} catch (IndexNotLegalException e) {
e.printStackTrace();
}
//index==0,相当于头部插入
if (index == 0) {
addFirst(data);
return;
}
//index==size(),相当于尾部插入
if (index == size()) {
addLast(data);
return;
}
//0<index<size()
if (index > 0 && index < size()) {
//找到下标为index的节点
ListNode cur = findIndex(index);
//连接节点
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = cur;
node.pre = cur.pre;
cur.pre.next = node;
cur.pre = node;
return;
}
}
//找到index节点的方法：
public ListNode findIndex(int index) {
int count = index;
ListNode cur = head;
while (count != 0) {
cur = cur.next;
count--;
}
return cur;
}
//检查index是否合法的方法
private void checkIndex(int index) {
if (index < 0 || index > size()) {
throw new IndexNotLegalException("Index 不合法！" + index);
}
}
//删除第一次出现关键字key的节点
public void remove(int key) {
//使用cur寻找关键字所在的节点
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {//关键字在头节点
head = head.next;
//判断链表是否只有一个节点！
if(head!=null){
head.pre = null;
}else{
last=null;
}
} else { //关键字在尾节点
if (cur == last) {
cur.pre.next = cur.next;
last = last.pre;
} else { //关键字在中间节点
cur.pre.next = cur.next;
cur.next.pre = cur.pre;
}
}
return;
}
cur = cur.next;
}
}
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key){
//使用cur寻找关键字所在的节点
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {//关键字在头节点
head = head.next;
//判断链表是否只有一个节点！
if(head!=null){
head.pre = null;
}else{
last=null;
}
} else { //关键字在尾节点
if (cur == last) {
cur.pre.next = cur.next;
last = last.pre;
} else { //关键字在中间节点
cur.pre.next = cur.next;
cur.next.pre = cur.pre;
}
}
//return;注释该语句，使其多次删除关键字为key的节点
}
cur = cur.next;
}
}
//删除列表
public void clear(){
ListNode cur=head;
while(cur!=null){
ListNode curN=cur.next;
cur.pre=null;
cur.next=null;
cur=curN;
}
head=last=null;
}
}
详细讲解：
首先创建一个class文件：MyLinkedList类和一个Test类，前者用来实现双向链表，后者用来使用链表！
在这个MyLinkedList类中，我们需要定义一个内部类：ListNode类，表示节点类！这个节点类应该包含val、pre、next三个成员变量和val的构造方法！
创建好内部类后，就可以定义MyLinkedList类中的成员变量！它应该包括头节点head和尾节点last！
1、一些简单的方法：
通过前面单向链表的学习，一些简单的方法就不再过多详细介绍，大家看着代码就能懂其中的意思。
//返回链表长度的方法：
public int size(){
int count =0;
ListNode cur=head;
while(cur!=null){
cur=cur.next;
count++;
}
return count;
}
//打印链表的方法；
public void display(){
ListNode cur=head;
while(cur!=null){
System.out.print(cur.val+" ");
cur=cur.next;
}
System.out.println();
}
//查看是否包含key关键字的方法：
public boolean contains(int key){
ListNode cur=head;
while(cur!=null){
if(cur.val==key){
return true;
}
cur=cur.next;
}
return false;
}2、头部插入的方法：
头部插入前，首先需要实例化应该ListNode类的节点！
头部插入的时候，需要分为两种情况：head==null 或 head！=null
i>当head==null时：
此时链表没有节点，此时head和last应该指向同一个节点node
ii>当head！=null时：
第一步：将head.next的null修改为新节点的地址0x78
第二步：将node.next修改为head的地址0x12
第三步: 修改头节点，head=node
修改前：
修改后：
代码实现：
//头部插入的方法
public void addFirst(int data){
ListNode node=new ListNode(data);
//如果head为null
if(head==null){
head=last=node;
}else{
head.pre=node;
node.next=head;
head=node;
}
}3、尾部插入的方法：
尾部插入的方法与头部插入的方法逻辑上是一样的，也分为两种情况：head==null 或 head!=null
//尾部插入的方法：
public void addLast(int data){
ListNode node=new ListNode(data);
//如果head==null
if(head==null){
head=last=node;
}else{
last.next=node;
node.pre=last;
last=node;
}
}4、指定位置插入的方法：
指定位置插入方法全部代码：
//指定位置插入的方法：
public void addIndex(int index, int data) {
//1、判断index是否合法
try {
checkIndex(index);//调用了checkIndex方法，方法实现在下面
} catch (IndexNotLegalException e) {
e.printStackTrace();
}
//index==0,相当于头部插入
if (index == 0) {
addFirst(data);
return;
}
//index==size(),相当于尾部插入
if(index==size()){
addLast(data);
return;
}
//0<index<size()
if(index>0&&index<size()){
//找到下标为index的节点
ListNode cur=findIndex(index);//调用了findIndex方法，方法实现在下面
//连接节点
ListNode node=new ListNode(data);
node.next=cur;
node.pre=cur.pre;
cur.pre.next=node;
cur.pre=node;
return;
}
}
//调用方法的实现：
//找到index节点的方法：
public ListNode findIndex(int index){
int count=index;
ListNode cur=head;
while(count!=0){
cur=cur.next;
count--;
}
return cur;
}
//检查index是否合法的方法
private void checkIndex(int index){
if(index<0||index>size()){
throw new IndexNotLegalException("Index 不合法！"+index);
}
}
详细介绍；
指定插入的方法需要传入一个下标，在指定下标的节点之前插入一个节点！
那么，根据下标的值可以分为四种情况：
i>下标不合法
此时先自定义一个异常类：
另外，需要在MyLinkedList类中创建一个方法，用来判断下标是否合法，如果不合法，抛出该异常类
//检查index是否合法的方法
private void checkIndex(int index){
if(index<0||index>size()){
throw new IndexNotLegalException("Index 不合法！"+index);
}
}此时，就可以在指定位置插入的方法中写下标不合法的代码：
ii>index==0
当index==0，相当于头插，此时调用头部插入的方法即可
iii>index==size()
当index==size（），相当于尾部插入，此时调用尾部插入的方法即可
iiii>index>0&&index<size()
这种情况属于指定位置插入的正常情况，它既不是头部插入，也不是尾部插入，而是在两个节点中间插入！
首先，需要使用创建cur找到下标为index的节点，以图为例子：我们要在下标为2的节点前插入node新节点！
那么，实例化node之后，我们就得根据如图中的箭头将新节点连接到链表中。可以看到，要修改四个引用的内容！
node.pre=cur.pre;
node.next=cur;
cur.pre.next=node;
cur.pre=node;
修改后：
代码实现：
//0<index<size()
if(index>0&&index<size()){
//找到下标为index的节点
ListNode cur=findIndex(index);//调用findIndex方法
//连接节点
ListNode node=new ListNode(data);
node.next=cur;
node.pre=cur.pre;
cur.pre.next=node;
cur.pre=node;
return;
}调用的findIndex方法：
也是写在MyLinkedList类内部：
//找到index节点的方法：
public ListNode findIndex(int index){
int count=index;
ListNode cur=head;
while(count!=0){
cur=cur.next;
count--;
}
return cur;
}5、删除第一次出现关键字key的节点的方法：
删除第一次出现关键字key的节点，首先，先实例化一个cur帮助我们找到想要删除的节点！
然后再执行删除操作，cur所在节点的位置不同，所要执行的操作也不同，这里分为三种情况：
1、cur所在节点为中间节点
2、cur==head
3、cur==last
先来说说第一种情况：cur所在节点为中间节点
首先，我们使用cur找到了关键字为12所在的节点！然后，执行删除操作！
这里只需要将cur所在的前后节点依照如图箭头方向连接即可！
cur.pre.next=cur.next;
cur.next.pre=cur.pre;
第二种情况：cur==head
这种情况下，我们会发现，如果照搬第一种情况的代码
cur.pre.next=cur.next;//由于head.pre==null，因此会报错
cur.next.pre=cur.pre;
所以，此时，我们只需要将这么写
head=head.next; //头节点换到下一个节点
head.pre=null; //将新的头节点的pre修改为null
特殊情况：
如果链表中只有一个节点！
那么执行完语句head=head.next后，head==null，因此语句head.pre=null（相当于null.pre=null）会报错！
所以，在cur==head的情况下，我们还要解决链表只有一个节点的特殊情况：
if (cur == head) {//关键字在头节点
head = head.next;
//判断链表是否只有一个节点！
if(head!=null){
head.pre = null;
}else{//只有一个节点的情况：
last=null;
}
}第三种情况：cur==last
此时，这种情况下，代码这么写：
cur.pre.next=cur.next; //将前一个节点的next置为null（cur.next==null)
last=last.pre; //last向前移动一个节点
代码实现：
//删除第一次出现关键字key的节点
public void remove(int key) {
//使用cur寻找关键字所在的节点
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {//关键字在头节点
head = head.next;
//判断链表是否只有一个节点！
if(head!=null){
head.pre = null;
}else{
last=null;
}
} else { //关键字在尾节点
if (cur == last) {
cur.pre.next = cur.next;
last = last.pre;
} else { //关键字在中间节点
cur.pre.next = cur.next;
cur.next.pre = cur.pre;
}
}
return;//删完一个就走
}
cur = cur.next;
}
}6、删除所有值为key的节点的方法：
有了上一个方法的学习，这个方法那就很简单了，只需要注释掉return语句即可，我们可以回头看看上述代码，它的整体逻辑是删除第一个关键字为key的节点就结束循环，那么，我们是不是就可以在删除完一个节点后选择不结束该方法，让它继续删除呢。当然可以！
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key){
//使用cur寻找关键字所在的节点
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
if (cur == head) {//关键字在头节点
head = head.next;
//判断链表是否只有一个节点！
if(head!=null){
head.pre = null;
}else{
last=null;
}
} else { //关键字在尾节点
if (cur == last) {
cur.pre.next = cur.next;
last = last.pre;
} else { //关键字在中间节点
cur.pre.next = cur.next;
cur.next.pre = cur.pre;
}
}
//return;注释该语句，使其多次删除关键字为key的节点
}
cur = cur.next;
}
}7、清空链表方法：
这里清空链表的主要逻辑是将每一个节点的pre和next置为null，最后将head和last置为null
//删除列表
public void clear(){
ListNode cur=head;
while(cur!=null){
ListNode curN=cur.next;
cur.pre=null;
cur.next=null;
cur=curN;
}
head=last=null;
}
三、LinkedList的使用
上面我们讲解了如何实现双向链表，这其实是Java自带的LinkedList的底层实现，接下来让我们来学习Java自带的LinkedList吧！
1、LinkedList的构造
LinkedList有两个构造方法，在使用LinkedList之前，我们需要调用构造方法实例化一个对象。
方法： 解释：
LinkedList（） 无参构造
public LinkedList(Collection<? extends E> c) 使用其他集合容器中元素构造List第一个无参构造就不多解释了，因为比较好懂，那么我们来解释一下第二个构造方法可以传入那些参数？
首先，我们需要知道的是：
1、Collection是传入参数的类型
2、？表示：Collection<>中传入的类型
3、<? extends E>表示：？代表的这个类型要么继承E这个类型，要么继承E这个类型的子类
可以看到，第二个构造方法可以传入参数list，此时可能有以下疑问：
1、传入的参数类型是Collection类型的，那么为什么可以传入LinkedList类型的list呢？
答：LinkedList类型实现了Collection接口！
2、如何解释list符合<? extends E>
答：在实例化list的时候，LinkedList传入的参数类型是Integer，此时这个Integer代表 ?
在实例化list2的时候，LinkedList传入的参数类型是Integer，此时这个Integr代表 E
也即是说：？ 继承了 E 这个类型，所以这个传入参数list是符合<? extends E>的
另外在实例化LinkedList的时候，因为LinkedList实现了List接口，因此在实例化的时候有两种写法：
