动态数组有个明显的缺点，可能会造成内存空间的大量浪费；
链表可以做到用多少就申请多少内存！

一、链表

链表是一种 链式存储 的线性表，所有元素的内存地址不一定是连续的。

二、链表的设计

1. 创建类 LinkedList ，用来管理链表数据，其中的 size 属性记录存储数据的数量，first 属性引用链表的第0个元素
2. 创建私有类Node ，其中的 element 属性用于存储元素， next 属性用于指向链表中的下一个节点。
   

public class LinkedList<E> {
    
    private int size;
    private Node<E> first;
    
    // 私有类，链表中的节点
    private class Node<E>{
    
        E element;
        Node<E> next;
        
        // 构造方法
        public Node(E element, Node<E> next){
    
            this.element = element;
            this.next = next;
        }
    }
}

三、链表的接口设计

• 与动态数组一样，链表也是需要提供增删改查

// 元素的数量
int size(); 
// 是否为空
boolean isEmpty();
// 是否包含某个元素
boolean contains(E element); 
// 添加元素到最后面
void add(E element); 
// 返回index位置对应的元素
E get(int index); 
// 设置index位置的元素
E set(int index, E element); 
// 往index位置添加元素
void add(int index, E element); 
// 删除index位置对应的元素 
E remove(int index); 
// 查看元素的位置
int indexOf(E element); 
// 清除所有元素
void clear(); 

四、链表接口的实现

1. 索引越界的判断

1. 在操作链表数据时，需要防止索引越界，防止出现程序异常的问题
2. 当查找和删除数据时，需要检查索引的范围是 0 到 size-1 之间，所以方法如下：

// 索引越界判断
private void rangCheck(int index){
    
    if(index < 0 || index >= size){
    
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
    }
}

3. 当插入数据时，因为可以将数据加到所有数据的最后，所以需要检查索引的范围是 0 到 size 之间

private void rangCheckForAdd(int index){
    
    if(index < 0 || index > size){
    
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
    }
}

2. 根据索引查找指定节点

1. 因为链表中的数据都存在节点中，所以操作数据时 需要找到对应的节点
2. 我们可以实现一个根据索引，来查找指定节点的方法

private Node<E> node(int index){
    
    rangCheck(index);
    // 头节点，就是first指向的那个节点
    Node<E> node = first;
    // 根据索引遍历，查找对应的节点
    for(int i = 0; i < index; i++){
    
        node = node.next;
    }
    return node;
}

3. 添加数据

1. 添加数据时，需要创建一个节点存储数据，并将该节点拼接到最后节点的后面，然后 size 加 1；
2. 两种情况：

• 第一种：当前链表没有数据，新节点拼接到first
• 第二种：当前链表有数据，新节点拼接到最后的节点

public void add(E element){
    
    // 当first等于null时，说明此时没有节点，所以first引用新节点
    if(first == null){
    
        first = new Node<>(element