public class SparseVector {

    private class Node {
        int index;
        double value;
        Node next;

        public Node(int index, double value, Node next) {
            this.index = index;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

    }

    // Standard Konstruktor mit einem leeren Vektor initialisieren
    private Node head = null;
    private int length = 0;

    public SparseVector() {
        this.head = null;
        this.length = 0;
    }


    // Konstruktor mit Vektor länge n 
    public SparseVector (int n) {
        this.head = null;
        this.length = n;
    }

    /* den value in index hinzufügen 
       - Aktualiiseren des Wertes, wenn der head an dem Index mit einem Wert exisitiert 
      - Neuer head mit neuem Wert hinzufügen, wenn der head an dem Index nicht existiert 
    */
    public void setElement(int index, double value) {  

            removeElement(index);

        if (this.head == null || this.head.index > index) {
            this.head = new Node(index, value, this.head); 

        }
        //current = now
        Node now = this.head;
        
        while (now.next != null && now.next.index < index) { 
            now = now.next;
        }

// gesuchte index gefunden
        if (now != null && now.index == index) { 

                now.value = value;
                System.out.println("at index " + index + " set value " + value);

        } else if (now.next == null || now.next.index > index) { 
            now.next = new Node(index, value, now.next); 
            System.out.println("at index " + index + " set value " + value);

        }

    }


        /* getElement: return the Wert value of that index
           input das Index, und return den entsprechenden Wert des Index
         */

    public double getElement(int index) {

        if (index < 0 || index >= this.length) { // für Testfall wenn Länge < index
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index " + index + " ist außerhalb der Vektorlänge " + this.length + ". Max. Index ist " + (this.length-1));
        }

        Node now = this.head;

        while (now != null && now.index < index) {

            now = now.next;
        }

        if (now != null && now.index == index) {

            double result =  now.value;

            return result;

        }

        return 0.0;

    }


        // entfernt Element nach Index
        public void removeElement(int index) {
        // previous = pre
            Node now = this.head;
            Node pre = null;

            if (now != null && now.index == index) {
                this.head = now.next;
                return;

            }

            while (now != null && now.index != index) {

                pre = now;
                now = now.next;

            }
                if (now != null && now.index == index) {

                    pre.next = now.next;
                   // System.out.println("index " + index + " found and the value " + now.value + " deleted.");

                } else {

                  //  System.out.println("Element not found with index " + index);

                }
            }


            // Länge des Vektors ausgeben 

            public int getLength() {

                int length = SparseVector.this.length;

                return length;

            }


            // bool Methode equals: testen, ob other = this (nur vergleichen die Nicht-Null Elemente)

            public boolean equals(SparseVector other) {

                Node thisnow = this.head;
                Node othernow = other.head;

                while (thisnow != null || othernow != null) {

                    if (thisnow != null && othernow != null) {
                        if (!(thisnow.index == othernow.index && thisnow.value == othernow.value)) {
                            return false;
                        }

                        thisnow = thisnow.next;
                        othernow = othernow.next;

                        // wenn die Anzahl der Positionen mit Nicht-Null-Elementen nicht übereinstimmen = nicht identisch

                    } else if ((thisnow != null && othernow == null) || (othernow != null && thisnow == null)) {

                        return false;
                    }

                }
                return true;
            }

            // void add: to add two vectors together and renew (overwrite) the this.vector

            public void add(SparseVector other) {

                    Node thisnow = this.head;
                    Node othernow = other.head;
                    Node thispre = null;

                // Fall 0: 2 Vektoren mit unterschiedlichen Längen geht nicht!

                if (this.getLength() != other.getLength()) {

                    System.out.println("Vektoren mit unterschiedlichen Längen können nicht zusammen addiert werden!!");
                    System.out.println("Länge des controlVector: " + this.getLength() + " aber die von otherVector: " + other.getLength());
                    return;

                }

                    while (thisnow != null && othernow != null) {

                        // Fall 1, gleicher Index, dann nur Werte zusammen addieren → update this Vektor
                        if (thisnow.index == othernow.index ) {
                            thisnow.value += othernow.value; // overwrite the this. value
                            thispre = thisnow;
                            thisnow = thisnow.next;
                            othernow = othernow.next;
                        }

                        // Fall 2: Der Index von othernow ist kleiner, füge diesen Knoten in this ein
                        else if (othernow.index < thisnow.index) {

                            Node newNode = new Node(othernow.index, othernow.value, thisnow);

                            if (thispre == null) {
                                this.head = newNode;
                            } else {
                                thispre.next = newNode;
                            }

                            // this Vektor Zeiger und other Vektor Zeiger gehen weiter voran
                            othernow = othernow.next;
                            thispre = newNode;

                            // Fall 3: Der Index von othernow > thisnow, 2 Zeiger gehen weiter
                        } else if (othernow.index > thisnow.index) {

                            thispre = thisnow;
                            thisnow = thisnow.next;

                        }

                    }

            }
}