之前学习的顺序表查询非常快，时间复杂度为O(1)，但是增删改效率非常低，因为每一次增删改都会元素的移动。可以使用另一种存储方式-链式存储结构。

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。链表由一序列的结点（链表中的每一个元素成为结点）组成。

结点API设计：

结点类：

public class Node<T>{
    Node next;
    private T item;

    public Node(Node next, T item) {
        this.next = next;
        this.item = item;
    }
}

生成链表：

public class TestNode {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成结点
        Node<Integer> one = new Node<Integer>(null,12);
        Node<Integer> two = new Node<Integer>(null,16);
        Node<Integer> three = new Node<Integer>(null,11);
        Node<Integer> four = new Node<Integer>(null,10);
        //生成链表
        one.next = two;
        two.next = three;
        three.next =four;
    }
}

1、单链表

单向链表是链表的一种，它有多个结点组成，每个结点都由一个数据域和一个指针组成，数据域用来存储数据，指针域用来指向其后结点。

链表的头结点的数据域不存储数据，指针域指向第一个真正存储数据的结点。

单向链表API设计

单向链表Java代码实现

package com.ycy.Algorithm.LinkList;


import java.util.Iterator;

/**
 * 链表的head是不可以动的
 * @param <T>
 */
public class LinkList<T> implements Iterable<T>{

    private Node head;//头结点，链表的head是不可以动的
    private int N;//结点个数
    public LinkList() {
        this.head = new Node(null,null);
        N = 0;
    }
    /**
     * 结点内部类
     */
    private class Node{
        //存储数据
        T item;
        //下一个结点
        Node next;
        public Node(T item,Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }

    }
    /**
     * 清空链表
     */
    public void clear(){
        head.item=null;
        head.next=null;// 头节点next为null就是空链表
        this.N=0;
    }
    /**
     * 判断链表是否为空
     */
    public boolean isEmpty(){
        return this.N==0;
    }
    /**
     * 获取链表的长度
     */
    public int length(){
        return this.N;
    }
    /**
     * 读取链表第i位置的元素值并返回
     */
    public T get(int i){
        //非法性检查
        if(i<0 || i > this.N){
            throw new RuntimeException("位置不合法");
        }
        // n也是指向头结点
        Node n = head;
        for(int index=0; index<i; index++){
            n = n.next;
        }
        return n.item;
    }
    /**
     * 往链表中插入数据t
     */
    public void insert(T t){
        // head不可以移动，不然就无法在找到链表
        // 定义一个临时的Node也指向head的指针就可以通过移动该指针就可以
        Node n = head;
        // 获取尾节点
        while(true){
            // 当刚好就一个节点时（头节点）
            if(n.next == null){
                break;
            }
            n = n.next;
        }
        //当为空表时，就可以插入
        Node node = new Node(t, null);
        n.next =node;
        this.N ++;
    }

    /**
     * 在第i位置上插入数据t
     */
    public void insert(T t,int i){
        // 非法性检查
        if(i < 0 || i > this.N){
            throw  new RuntimeException("插入位置❌");
        }
        Node pre = head;
        for(int index=0;index <= i-1; index++){
            pre = pre.next;
        }
        Node current = pre.next;
        //先链接后面结点
        Node newNode = new Node(t,null);
        pre.next = newNode;
        newNode.next = current;
        this.N++;
    }
    /**
     * 移除并返回第i位置的元素值
     */
    public  T remove(int i){
        // 非法性检查
        if(i < 0 || i >this.N){
            throw  new RuntimeException("删除位置有误");
        }
        Node n =head;
        for(int index=0;index <= i-1;index ++){
             n = n.next;
        }
        //要删除的节点
        Node curr = n.next;
        n.next = curr.next;
        this.N--;//结点个数减一
        return curr.item;
    }
    //查找元素t在链表中第一次出现的位置
    public int indexof(T t){
        Node n = head;
        for(int i = 0; n.next != null;i++){
            n =n.next;
            if(n.item.equals(t)){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new Iterator() {
            Node n =head;
            @Override
            public boolean hasNext() {
                return n.next !=null;
            }
            @Override
            public Object next() {
                //下移一个指针
                n = n.next;
                return n.item;
            }
        };
    }
}

 补充一点：链表的赋值给新的链表后，两个链表是会相会影响的，说白了就是把地址赋值给它了，他们操作是同一块内存的同一个对象。Node n = head;把head赋值给n，现在对n操作也是会影响head的

其中提供遍历方式，实现Iterable接口。

测试代码：

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        LinkList<Integer>linkList = new LinkList<>();
        linkList.insert(1);
        linkList.insert(2);
        linkList.insert(4);
        linkList.insert(3);
        linkList.insert(1,2);
        for (Integer i : linkList) {
            System.out.print(i+" ");
        }
    }
}

运行结果：

D:\Java\jdk-12.0.2\bin\java.exe "-javaagent:D:\IDEA\IntelliJ IDEA 2019.1\lib\idea_rt.jar=3542:D:\IDEA\IntelliJ IDEA 2019.1
1 2 1 4 3 

学习完链表还是需要加以练习的，可以在LeetCode上刷题加深理解。

2、双向链表

头插法：新增节点总是插在头部

便于理解可以画图表示

头插法：原图，node是待插入的结点.

插入后图：

关键性代码：

尾插法：新增节点总是插在尾部

原图如下： 

插入结点后图如下：

关键性代码：

中间任意位置插入

插入之前的原图： 

插入到链表中间位置：

关键性代码：

代码演示：

class MyLinkedList {
    Node head;//定义双向链表的头节点
    Node last;//定义双向链表的尾节点

    //打印双向链表
    public void disPlay() {
        Node cur = this.head;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val + " ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

    //求双向链表的长度（之后addIndex代码会用到）
    public int size() {
        int count = 0;
        Node cur = this.head;
        while (cur != null) {
            count++;
            cur = cur.next;
        }
        return count;
    }

    //头插法
    public void addFirst(int data) {
        Node node = new Node(data);//定义一个用作插入的节点
        //1.假设双向链表为空
        if (this.head == null) {
            this.head = node;
            this.last = node;
        } else {
            //2.双向链表不为空的情况下
            //不懂请看上面的图解，就很简单了
            node.next = this.head;
            this.head.prev = node;
            this.head = node;
        }
    }

    //尾插法（与头插法类似）
    public void addLast(int data) {
        //定义一个用作插入的节点
        Node node = new Node(data);
        //1.假设双向链表为空
        if (this.head == null) {
            this.head = node;
            this.last = node;
        } else {
            //2.双向链表不为空的情况下
            //不懂请看上面的图解，就很简单了
            last.next = node;
            node.prev = last;
            last = node;
        }
    }

    //在任意位置插入
    public void addIndex(int index, int data) {//形参index为插入元素位置，data为插入的数值
        //定义一个用作插入的节点
        Node node = new Node(data);
        Node cur = this.head;//定义一个cur用作遍历双向链表
        //1、判断插入位置的合法性
        if (index < 0 || index > size()) {
            System.out.println("插入位置不合法！！！");
            return;
        }
        //2、假设插入位置为头结点的情况下，即就是头插法
        if (index == 0) {
            addFirst(data);//调用头插法代码
            return;
        }
        //3、假设插入位置为尾结点的情况下，即就是尾插法
        if (index == size()) {
            addLast(data);//调用尾插法代码
            return;
        }
        //4、在中间任意位置的情况下
        while (index != 0) {
            cur = cur.next;
            index--;
        }
        //不懂请看上面的图解，就很简单了
        //核心代码
        node.next = cur;
        node.prev = cur.prev;
        cur.prev = node;
        node.prev.next = node;
    }
}

//双向链表的节点结构
class Node {
    int val;
    Node prev;
    Node next;

    Node(int val) {
        this.val = val;
    }
}

3、链表反转

public void reverse(){
        if(N==0){
        //当前是空链表，不需要反转
            return;
        }
        reverse(head.next);
}
    /**
     * @param curr 当前遍历的结点
     * @return 反转后当前结点上一个结点
     */
public Node reverse(Node curr){
        //已经到了最后一个元素
        if(curr.next==null){
        //反转后，头结点应该指向原链表中的最后一个元素
          head.next=curr;
          return curr;
        }
       //当前结点的上一个结点
       Node pre=reverse(curr.next);
       pre.next=curr;
       //当前结点的下一个结点设为null
       curr.next=null;
       //返回当前结点
       return curr;
}