链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个节点里存到下一个节点的指针(Pointer)。

使用链表结构可以克服数组链表需要预先知道数据大小的缺点，链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大。

单链表是链表中结构最简单的。一个单链表的节点(Node)分为两个部分，第一个部分(data)保存或者显示关于节点的信息，另一个部分存储下一个节点的地址。最后一个节点存储地址的部分指向空值。

单向链表只可向一个方向遍历，一般查找一个节点的时候需要从第一个节点开始每次访问下一个节点，一直访问到需要的位置。而插入一个节点，对于单向链表，我们只提供在链表头插入，只需要将当前插入的节点设置为头节点，next指向原头节点即可。删除一个节点，我们将该节点的上一个节点的next指向该节点的下一个节点。

下面以单向链表为例，看看如何自定义链表类和其常见操作。

项目结构图如下：

LinkedList.java

package com.simoniu.link;

public class LinkedList<E> {
    // 定义成私有因为，使用者是无需关心Node的实现，只需使用
    private class Node {
        // 保存的数据
        private E e;
        // 指向下一个Node节点
        private Node next;

        public Node(E e, Node next) {
            this.e = e;
            this.next = next;
        }

        public Node(E e) {
            this(e, null);
        }

        public Node() {
            this(null, null);
        }

        @Override
        public String toString() {
            return e.toString();
        }
    }

    // 用于指定头结点
    private Node dummyHead;
    // 链表中元素的数量
    private int size;

    public LinkedList() {
        dummyHead = new Node();
        size = 0;
    }

    // 获取链表中元素数量
    public int getSize() {
        return size;
    }

    // 判断链表是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    // 在链表头部添加元素
    public void addFirst(E e) {
        add(0, e);
    }

    // 在指定位置添加元素
    public void add(int index, E e) {
        // 参数校验
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IllegalArgumentException("Add failed, Illegal index.");
        Node prev = dummyHead;
        // 遍历出index前一个Node节点
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            prev = prev.next;
        }
        // Node node = new Node(e);
        // node.next=prev.next;
        // prev.next = node;
        // 上面三句可以用下面一句解决
        prev.next = new Node(e, prev.next);
        size++;
    }

    public void addLast(E e) {
        add(size, e);
    }

    // 根据索引查询某个元素
    public E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Get failed, Illegal index.");
        Node cur = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur.e;
    }

    public E getFirst() {
        return get(0);
    }

    public E getLast() {
        return get(size - 1);
    }

    //修改指定索引处的元素
    public void set(int index, E e) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Set failed, Illegal index.");
        Node cur = dummyHead;
        for (int i = 0; i <= index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        cur.e = e;
    }

    //查询是否存在指定元素
    public boolean contains(E e) {
        Node cur = dummyHead.next;
        while (cur != null) {
            if (cur.e.equals(e))
                return true;
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    //删除指定下标的元素
    public E remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed, Illegal index.");
        Node prev = dummyHead;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            prev = prev.next;
        }
        Node delNode = prev.next;
        prev.next = delNode.next;
        delNode.next = null;
        size--;
        return delNode.e;
    }

    //删除第一个元素
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    //删除最后一个元素
    public E removeLast() {
        return remove(size - 1);
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("LinkedList      Size:%d\n", size));
        Node cur = dummyHead.next;
        while (cur != null) {
            res.append(cur.e + " -> ");
            cur = cur.next;
        }
        res.append("Null");
        return res.toString();
    }
}

LinkedListTest.java

package com.simoniu.link;

public class LinkedListTest {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
        for (int i = 0; i <= 5; i++) {
            list.add(i, i + 1);
        }
        list.addFirst(6);
        System.out.println(list);
        System.out.println("是否存在2: " + list.contains(2));
        System.out.println("是否存在7: " + list.contains(7));
        list.set(4, 10);
        System.out.println(list);
        System.out.println("获取索引为4的元素: " + list.get(4));
        System.out.println(list);
        System.out.println("===================================");
        System.out.println("删除最后一个元素: " + list.removeLast());
        System.out.println(list);
        System.out.println("===================================");
        System.out.println("删除第一个元素: " + list.removeFirst());
        System.out.println(list);
    }
}

运行结果：
LinkedList      Size:7
6 -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6 -> Null
是否存在2: true
是否存在7: false
LinkedList      Size:7
6 -> 1 -> 2 -> 3 -> 10 -> 5 -> 6 -> Null
获取索引为4的元素: 10
LinkedList      Size:7
6 -> 1 -> 2 -> 3 -> 10 -> 5 -> 6 -> Null
===================================
删除最后一个元素: 6
LinkedList      Size:6
6 -> 1 -> 2 -> 3 -> 10 -> 5 -> Null
===================================
删除第一个元素: 6
LinkedList      Size:5
1 -> 2 -> 3 -> 10 -> 5 -> Null