数据结构之链表（一）
链表（Linked List）介绍
链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下：
小结:
链表是以节点的方式来存储,是链式存储
每个节点包含 data 域， next 域：指向下一个节点.
如图：发现链表的各个节点不一定是连续存储.
链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，根据实际的需求来确定
单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下
单链表应用举例
使用带head头的单向链表实现 –水浒英雄排行榜管理完成对英雄人物的增删改查操作， 注: 删除和修改
添加节点
第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
思路分析示意图：
第二种方式在添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
思路分析示意图：
修改节点
思路：
- 先通过遍历找到该节点
- temp.name = newHeroNode.name; temp.nickname = newHeroNode.nickname;
删除节点
思路分析示意图：
代码
package cn.tedu.linkedlist; import java.util.Stack; /** * @ClassName SingleLinkedListDemo * @Description * @Author keke * @Time 2022/1/5 23:36 * @Version 1.0 */ public class SingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { // 先创建节点 HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨"); HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头"); HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟"); HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星"); // 创建一个链表 SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList(); // 加入 singleLinkedList.add(hero1); singleLinkedList.add(hero4); singleLinkedList.add(hero2); singleLinkedList.add(hero3); // 测试修改节点的代码 HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~"); singleLinkedList.update(newHeroNode); // 显示 singleLinkedList.list(); singleLinkedList.delete(1); singleLinkedList.delete(4); singleLinkedList.list(); System.out.println("有效节点的个数：" + getLength(singleLinkedList.getHead())); HeroNode result = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 1); System.out.println(result); } } /** * 定义 SingleLinkedList 管理英雄 */ class SingleLinkedList { // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体数据 private HeroNode head = new HeroNode(0, "", ""); public HeroNode getHead() { return head; } /** * 添加节点到单向链表 * 当不考虑编号顺序时，找到当前链表的最后节点，将最后这个节点的 next 指向新的节点 */ public void add(HeroNode heroNode) { // 因为 head 节点不能动，因此需要一个辅助变量 temp HeroNode temp = head; // 遍历链表，找到最后 while (true) { // 找到链表最后 if (temp.next == null) { break; } // 如果没有找到最后，将 temp 后移 temp = temp.next; } // 当退出 while 循环时， temp 就指向了链表的最后 // 将最后这个节点的 next，指向新的节点 temp.next = heroNode; } /** * 第二种方式在添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置 (如果有这个排名，则添加失败，并给出提示) * * @param heroNode */ public void addByOrder(HeroNode heroNode) { // 因为头节点不能动，因此仍然通过一个辅助指针来帮助找到添加的位置 // 因为单链表，找的 temp 是位于添加位置的前一个节点，否则插入不了 HeroNode temp = head; // 标识添加的编号是否存在，默认为 false boolean flag = false; while (true) { // 说明 temp 已经在链表的最后 if (temp.next == null) { break; } // 位置找到了，就在 temp 的后面插入 if (temp.next.no > heroNode.no) { break; } else if (temp.next.no == heroNode.no) { // 说明希望添加的 heroNode 的编号已然存在 flag = true; break; } // 后移，遍历当前链表 temp = temp.next; } // 判断 flag if (flag) { // 不能添加，说明编号存在 System.out.println("准备插入的英雄的编号：" + heroNode.no + "已经存在，不能加入"); } else { // 插入到链表中，temp 的后面 heroNode.next = temp.next; temp.next = heroNode; } } /** * 修改节点的信息，根据 no 编号来修改，即 no 编号不能修改 * 1.根据 newHeroNode 的 no 来修改即可 */ public void update(HeroNode newHeroNode) { // 判断是否为空 if (head.next == null) { System.out.println("链表为空"); return; } // 找到需要修改的节点，根据 no 编号 // 定义一个辅助变量 HeroNode temp = head.next; // 表示是否找到该节点 boolean flag = false; while (true) { if (temp == null) { // 已经遍历完链表 break; } if (temp.no == newHeroNode.no) { // 找到了 flag = true; break; } temp = temp.next; } // 根据 flag 判断是否找到要修改的节点 if (flag) { temp.name = newHeroNode.name; temp.nickname = newHeroNode.nickname; } else { // 没有找到 System.out.println("没有找到编号 " + newHeroNode.no + " 的节点，不能修改"); } } /** * 删除节点 * 1.head 不能动，因此需要一个辅助节点找到待删除节点的前一个节点 * 2.说明在比较时，是 temp.nex.no 和需要删除的节点的 no 比较 * * @param no */ public void delete(int no) { HeroNode temp = head; // 标识是否找到待删除节点的前一个节点 boolean flag = false; while (true) { // 已经找到链表的最后 if (temp.next == null) { break; } if (temp.next.no == no) { // 找到待删除节点的前一个节点 flag = true; break; } // temp 后移 temp = temp.next; } if (flag) { // 可以删除 temp.next = temp.next.next; } else { System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no); } } /** * 显示链表 */ public void list() { // 判断链表是否为空 if (head.next == null) { throw new RuntimeException("链表为空"); } HeroNode temp = head.next; while (true) { // 判断是否到最后 if (temp == null) { break; } // 输出节点信息 System.out.println(temp); // 将 temp 后移 temp = temp.next; } } } /** * 定义一个 HeroNode，每个 HeroNode 对象就是一个节点 */ class HeroNode { public int no; public String name; public String nickname; /** * 指向下一个节点 */ public HeroNode next; public HeroNode(int no, String name, String nickname) { this.no = no; this.name = name; this.nickname = nickname; } /** * 为了显示方法 * * @return */ @Override public String toString() { return "HeroNode{" + "no=" + no + ", name='" + name + '\'' + ", nickname='" + nickname + '\'' + '}'; } }
单链表面试题
求单链表中有效节点的个数
代码：
/** * 获取到单链表中有效节点的个数(如果是带头节点的链表，需要不统计头节点) * @param head 链表的头节点 * @return 返回的是有效节点的个数 */ public static int getLength(HeroNode head) { // 空链表 if (head.next == null) { return 0; } int length = 0; // 定义一个辅助变量，指令没有统计头节点 HeroNode cur = head.next; while (cur != null) { length++; cur = cur.next; } return length; }
第 K 个节点
代码:
/** * 查找单链表的倒数第 k 个节点 [sina] * 1.编写一个方法，接收 head 节点，同时接收一个 index * 2.index 表示是倒数第 index 个节点 * 3.先把链表从头到尾遍历，得到链表的总长度 getLength * 4.得到 size 后，从链表的第一个开始遍历 (size - index) 个，就可以得到 * 5.如果找到了，则返回该节点，否则返回 null */ public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) { // 判断链表如果为空，返回 null if (head.next == null) { return null; } // 第一次遍历得到链表的长度(节点个数) int size = getLength(head); // 第二次遍历 size - index 位置，就是倒数的第 k 个节点 // 先做一个 index 的校验 if (index <= 0 || index > size) { return null; } // 定义辅助变量，for循环定位到倒数的 index HeroNode cur = head.next; for (int i = 0; i < size - index; i++) { cur = cur.next; } return cur; }
单链表的反转【腾讯面试题】
思路分析图解：
代码：
/** * 单链表的反转 [tencent] */ public static void reverseList(HeroNode head) { // 如果当前链表为空，或者只有一个节点，无序反转，直接返回 if (head.next == null || head.next.next == null) { return; } // 定义一个辅助指针，帮助遍历原来的链表 HeroNode cur = head.next; // 指向当前节点 cur 的下一个节点 HeroNode next = null; HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", ""); // 遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表 reverseHead 的最前端. while (cur != null){ // 先暂时保存当前节点的下一个节点，后面需要使用 next = cur.next; // 将 cur 的下一个节点指向新的链表的最前端 cur.next = reverseHead.next; // 将 cur 连接到新的链表上 reverseHead.next = cur; // 让 cur 后移 cur = next; } // 将 head.next 指向 reverseHead.next，实现单链表的反转 head.next = reverseHead.next; }
从尾到头打印单链表 【百度，要求方式1：反向遍历 。 方式2：Stack栈】
思路分析图解：
代码：
/** * 从尾到头打印单链表 [baidu，方式：Stack 栈] */ public static void reversePrint(HeroNode head){ if (head.next == null) { return; } // 创建一个栈，将各个节点压入栈 Stack<HeroNode> stack = new Stack<>(); HeroNode cur = head.next; // 将列表所有节点压入栈 while (cur != null){ stack.push(cur); // cur 后移，这样就可以压入下一个节点 cur = cur.next; } // 将栈中的节点进行打印，pop 出栈 while (stack.size() > 0){ // stack 的特点是先进后出 System.out.println(stack.pop()); } }
双向链表应用举例
使用带head头的双向链表实现 –水浒英雄排行榜
管理单向链表的缺点分析:
- 单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或者向后查找。
- 单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点 ，而双向链表，则可以自我删除，所以前面我们单链表删除时节点，总是找到temp,temp是待删除节点的前一个节点
分析 双向链表的遍历，添加，修改，删除的操作思路===》代码实现
遍历 方和 单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找
添加 (默认添加到双向链表的最后)
先找到双向链表的最后这个节点
temp.next = newHeroNode
newHeroNode.pre = temp;
修改 思路和 原来的单向链表一样.
删除
因为是双向链表，因此，我们可以实现自我删除某个节点
直接找到要删除的这个节点，比如temp
temp.pre.next = temp.next
temp.next.pre = temp.pre;
代码实现：
package cn.tedu.linkedlist; /** * @ClassName DoubleLinkedListDemo * @Description * @Author keke * @Time 2022/1/17 21:54 * @Version 1.0 */ public class DoubleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { System.out.println("双向链表的测试："); HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨"); HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟"); HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星"); HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头"); // 创建一个双向链表 DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList(); doubleLinkedList.add(hero1); doubleLinkedList.add(hero2); doubleLinkedList.add(hero3); doubleLinkedList.add(hero4); doubleLinkedList.list(); // 修改 HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙"); doubleLinkedList.update(newHeroNode); System.out.println("修改后的链表情况："); doubleLinkedList.list(); // 删除 doubleLinkedList.delete(3); System.out.println("删除后的链表情况："); doubleLinkedList.list(); } } /** * 创建一个 双向链表的类 */ class DoubleLinkedList{ // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体的数据 private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", ""); /** * 返回头节点 */ public HeroNode2 getHead(){ return head; } /** * 遍历双向链表 */ public void list() { // 判断链表是否为空 if (head.next == null) { throw new RuntimeException("链表为空"); } HeroNode2 temp = head.next; while (true) { // 判断是否到最后 if (temp == null) { break; } // 输出节点信息 System.out.println(temp); // 将 temp 后移 temp = temp.next; } } public void add(HeroNode2 heroNode) { // 因为 head 节点不能动，因此需要一个辅助变量 temp HeroNode2 temp = head; // 遍历链表，找到最后 while (true) { // 找到链表最后 if (temp.next == null) { break; } // 如果没有找到最后，将 temp 后移 temp = temp.next; } // 当退出 while 循环时， temp 就指向了链表的最后 // 形成一个双向链表 temp.next = heroNode; heroNode.pre = temp; } /** * 修改一个节点的内容，可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样 * 只是节点类型改成 HeroNode2 * @param newHeroNode */ public void update(HeroNode2 newHeroNode) { // 判断是否为空 if (head.next == null) { System.out.println("链表为空"); return; } // 找到需要修改的节点，根据 no 编号 // 定义一个辅助变量 HeroNode2 temp = head.next; // 表示是否找到该节点 boolean flag = false; while (true) { if (temp == null) { // 已经遍历完链表 break; } if (temp.no == newHeroNode.no) { // 找到了 flag = true; break; } temp = temp.next; } // 根据 flag 判断是否找到要修改的节点 if (flag) { temp.name = newHeroNode.name; temp.nickname = newHeroNode.nickname; } else { // 没有找到 System.out.println("没有找到编号 " + newHeroNode.no + " 的节点，不能修改"); } } /** * 从双向链表中删除节点 * 1.对于双向链表，可以直接找到要删除的这个节点 * 2.找到后，自我删除即可 */ public void delete(int no) { // 判断当前链表是否为空 if (head.next == null) { throw new RuntimeException("链表为空，无法删除"); } HeroNode2 temp = head.next; // 标识是否找到待删除节点 boolean flag = false; while (true) { // 已经找到链表的最后 if (temp == null) { break; } if (temp.no == no) { // 找到待删除节点 flag = true; break; } // temp 后移 temp = temp.next; } if (flag) { // 可以删除 temp.pre.next = temp.next; // 有问题？ // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针 if (temp.next != null) { temp.next.pre = temp.pre; } } else { System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no); } } } /** * 定义一个 HeroNode2，每个 HeroNode2 对象就是一个节点 */ class HeroNode2 { public int no; public String name; public String nickname; /** * 指向下一个节点，默认为 null */ public HeroNode2 next; /** * 指向前一个节点，默认为 null */ public HeroNode2 pre; public HeroNode2(int no, String name, String nickname) { this.no = no; this.name = name; this.nickname = nickname; } /** * 为了显示方法 * * @return */ @Override public String toString() { return "HeroNode{" + "no=" + no + ", name='" + name + '\'' + ", nickname='" + nickname + '\'' + '}'; } }
