链表是真正的动态数据结构。

public class LinkedList<E> {

    private class Node {
        /**
         * 节点数据
         */
        public E e;
        /**
         * 下一个节点
         */
        public Node next;

        /**
         * 构造函数
         *
         * @param e    要存储的元素
         * @param next 下一个节点
         */
        public Node(E e, Node next) {
            this.e = e;
            this.next = next;
        }

        /**
         * 构造函数
         *
         * @param e 要存储的元素
         */
        public Node(E e) {
            this(e, null);
        }

        /**
         * 无参构造函数
         */
        public Node() {
            this(null, null);
        }

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

    /**
     * 虚拟头节点
     */
    private final Node dummyHead;

    /**
     * 元素个数
     */
    private int size;

    /**
     * 无参构造函数
     */
    public LinkedList() {
        dummyHead = new Node();
        size = 0;
    }

    /**
     * 是否为空
     *
     * @return 是否为空
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * 获取链表中元素的个数
     *
     * @return 链表中元素的个数
     */
    public int getSize() {
        return size;
    }

    /**
     * 在链表的index(0-based)位置添加新的元素e
     * (在链表中不是一个常用的操作，练习用)
     *
     * @param index 索引
     * @param e     要添加的元素e
     */
    public void add(int index, E e) {
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Illegal index.");
        }

        Node prev = dummyHead;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            prev = prev.next;
        }

        Node node = new Node(e);
        node.next = prev.next;
        prev.next = node;

        size++;
    }

    /**
     * 在链表头添加元素
     *
     * @param e 要添加的元素
     */
    public void addFirst(E e) {
        add(0, e);
    }

    /**
     * 在链表尾部添加元素e
     *
     * @param e 要添加的元素
     */
    public void addLast(E e) {
        add(size, e);
    }

    /**
     * 获取链表的第index(0-based)个位置的元素
     * (在链表中不是一个常用的操作，练习用)
     *
     * @param index 索引
     * @return 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;
    }

    /**
     * 获取第一个元素
     *
     * @return 第一个元素
     */
    public E getFirst() {
        return get(0);
    }

    /**
     * 获取最后一个元素
     *
     * @return 最后一个元素
     */
    public E getLast() {
        return get(size - 1);
    }

    /**
     * 修改链表的第index(0-based)个位置的元素为e
     * (在链表中不是一个常用的操作，练习用)
     *
     * @param index 索引
     * @param e     要修改成的元素
     */
    public void set(int index, E e) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("Set failed. Illegal index.");
        }
        Node cur = dummyHead.next;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        cur.e = e;
    }

    /**
     * 是否包含元素e
     *
     * @param e 元素
     * @return 是否包含
     */
    public boolean contains(E e) {
        Node cur = dummyHead.next;
        while (cur != null) {
            if (cur.e.equals(e)) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 从链表中删除元素e
     *
     * @param e 要删除的元素
     */
    public void removeElement(E e) {
        Node prev = dummyHead;
        while (prev.next != null) {
            if (prev.next.e.equals(e)) {
                break;
            }
            prev = prev.next;
        }

        if (prev.next != null) {
            Node delNode = prev.next;
            prev.next = delNode.next;
            delNode.next = null;
            size--;
        }
    }

    /**
     * 从链表中删除index(0-based)位置的元素，返回删除的元素
     *
     * @param index 索引位置
     * @return 删除的元素
     */
    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 = prev.next.next;
        delNode.next = null;

        size--;

        return delNode.e;
    }

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

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

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        Node cur = dummyHead.next;
        while (cur != null) {
            res.append(cur).append("->");
            cur = cur.next;
        }
        res.append("NULL");
        return res.toString();
    }

}