单链表
链表，和数组一样，也是一种线性的数据结构。但链表在存储数据的时候，却不像数组把所有的数据都存储在一片连续的内存空间中，而是数据分散在内存中，数据和数据之间相互链接。数据和数据怎么才能相互链接？比如，5和10怎么才能进行链接？很显然，仅仅依靠数据本身是无法链接起来的，还需要地址。存储数据的时候，同时存储一个地址，当再存储一个数据的时候，把该数据的地址赋值前一个数据中的地址，只要知道地址，就能找到元素，也就相当于，数据和数据链接起来了，所以链表在存储数据的时候，不仅要存数据本身，还要存地址。也正因为如此，链表存储的是一个对象。对象的一个属性是数据，一个属性是地址。链表是对象与对象之间的链接。但地址怎么获取呢？只要链表存储的是对象，地址就很好获取了。在Java 和JavaScript中，当创建一个对象，并把这个对象赋给一个变量的时候，这个变量保存的是就这个对象的地址。当把这个变量复制给另外一个变量的时候，复制的是对象的地址，也就是说，两个变量同时指向了一个对象。也就是说，链表中的每一个对象中，它的地址属性只要声明成对象类型的变量就可以了。链表是对象与对象的链接，这也引出了另外一个问题，链表是存储在堆内存中的(因为对象都是存储在堆内存中的)，怎么才能操作它呢？只能把链表中的第一个对象赋值给一个变量，操作链表的时候，通过这个变量去找到链表中的第一个对象，进而找到整个链表进行操作。也就是说，链表中始终都要存在一个指向链表第一个对象的变量，用来找到链表，进而操作链表。链表中的每一个对象也称为节点， 指向链表第一个对象的变量称为链表头。一个简单的链表如下：
链表的分类有三种，单向链表(单链表)，双向链表，循环链表。
单向链表：链接方向是单向的，一个节点只能链接它的后一个节点，而不能链接它的前一个节点，链表的最后一个节点链向null。对链表的访问只能从头部开始，依次向后顺序访问，像上图一样。
双向链表，链接方向是双向的，就是它的每一个节点中都有两个地址(假设是prev和next)，prev指向它的前一个节点, next指向后一个节点，第一个节点的prev提向null，最后一个节点next指向null
循环链表就是，链表的最后一个元素不是指向null，而是指向第一个结点。不管是单向链表还是双向链表，它都能变成循环列表
链表的实现方式也有两种方式，一种是不带头结点，链表头指向的第一个元素就是真实的数据节点
一种是带一个头节点，头节点并不保存任何有效数据，链表头指向头节点，头节点指向链表中真正有意义的第一个节点。
先看单向链表，由于链表中的每一个节点都是对象，所以要声明一个类来表示这个对象，由于这个类仅在单向链表中使用，可以声明为私有内部类，类的属性分为数据和地址，为了简单起见，数据使用整数，地址就是节点类的变量。为了能够操作链表，还需要一个变量，让它指向链表中的第一个节点，所以一个单向链表要有两个属性，一个是内部节点类，一个是指向链表的第一个元素。有时还要计算链表中节点的个数，再加上一个属性size
public class SingleLinkedList { private class Node { // 链表的节点类型 int data; // 数据 Node next; // 地址 Node(int data){ this.data = data; } } private Node head; // 指向链表的第一个元素，用来找到链表，操作链表 private int size; // 记录节点的个数 }
可以想到，这样的实现方式是不带头节点的，因为head默认初始化为null，它并没有指向一个节点。
插入节点，可以从链表的头部插入，可以从链表的尾部插入，还可以从链表的中间插入，还可以在某个节点后面插入，相应的，你可以单独提供方法，也可以提供通用的方法。头部插入最为简单，就是创建新的节点，让新的节点next指向head(把head赋值给新节点的next属性)，然后再让head指向新的接点(把新节点赋值给head)，最后不要忘记size++;
public void insertFirst(int data){ // 创建新的节点 Node newNode = new Node(data);// 新的节点的next指向head newNode.next = head; // 让head指向新的节点 head = newNode;
size++; }
从尾部插入节点，就有点麻烦了，因为要先找到尾节点，然后再让尾节点的next 指向新的节点。怎样才能找到尾节点？尾节点的next 是null，只要找到一个节点的next 属性是null, 它就是尾节点。如果head.next 是null，则head是尾节点，如果head.next.next 是null，那head.next 就是尾节点。找一个临时变量temp, 把head赋值给它, 那么temp 也就是指向了第一个节点，判断temp.next 是不是null， 如果是，它就是尾节点，如果不是，那就把temp.next 再赋值给temp, 这时temp就指向第二个节点。如果temp.next 还不是null, 那就再把temp.next 赋值给temp, 这时temp指向第三个节点。 可以发现，就是不停地把temp.next 赋值给temp，让temp 指向下一个节点，直到temp.next 是null，那temp 就是最后一个节点，这时把新的节点赋值给temp.next。赋值成功后，不要忘记size++。尾部插入节点要注意的是，先判断head是否为null，如果head是null，head赋值给temp，temp.next就会报错。head为null，链表为空，也没有必要循环链表。
public void insertLast(int data) { // 新node的next默认是null Node newNode = new Node(data); if (head == null){ head = newNode; } else{ Node temp = head; // 只有node的next的节点是null, 才是最后一个节点。 while (temp.next != null) { temp = temp.next; } // temp是最后一个节点 temp.next = newNode; }
size++; }
在链表的中间位置或任意位置插入节点，那就要先定位到这个位置，找到这个位置的前一个节点，因为单链表只能链接到下一个节点，要在某个位置插入节点，肯定要让这个位置之前的那个节点的next指向新的节点，同时让新的节点的next指向原来前一个节点指向的后一个节点。定位位置，找到前一个节点，肯定是要循环遍历了，遍历到指定的位置。插入到第n个位置，遍历n-1次，得到的节点，就是前一个节点。
理论上是这样，但实现上还要复杂，因为有好多情况要判断，链表是否为空，如果为空，那就只能插入第一个节点。插入的位置是否符合要求，这里要确定一下，链表的第 一个节点是位置0还是位置1，如果按照数组的规则，链表中的第一个节点就是位置0。那么要插入的位置范围就是[0, size]. 如果链表中只有一个节点，是可以插入到位置1的，位置0的节点next指向这个节点就可以了。
public void insert(int position, int data) { // 创建新节点 Node newNode = new Node(data); // 判断链表是否为空 if(head == null) { // 如果为空，那只允许插入到第一个节点，也就是位置0处，否则报错 if (position != 0){ throw new RuntimeException("链表为空"); } else { head = newNode; } } else { // 至少有一个节点 // 判断位置是否符合要求 if(position < 0 || position > size) { throw new RuntimeException("超出范围"); } else { // 插入头节点 if(position == 0) { insertFirst(data); } else if (position == size) { // 插入尾节点 insertLast(data); } else { Node prevNode = head; // 注意是position -1，如果插入到1位置，那head就是前一个节点，无需循环，position-1 -> 0, 不循环 for (int i = 0; i < position -1; i++) { prevNode = prevNode.next; } // prevNode就是前一个节点。 // nextNode是后一 个节点 Node nextNode = prevNode.next; // 新节点的链接：前一个节点的next指向新节点，新节点的next指向后一个节点 prevNode.next = newNode; newNode.next = nextNode; } } }
size++; }
插入功能完成后，就要验证实现的对不对，简单的办法就是把链表中的数据打印出来，遍历整个链表。找一个临时变量curNode, 把head赋值给它, 那么curNode也就指向了第一个节点，此时判断curNode是不是null， 如果是，链表为空，什么都不用做了。如果不是，把curNode的data打印出来，再把curNode.next 赋值给curNode, 这时curNode就指向第二个节点。再判断curNode是不是null, 如果不是，继续打印它的data，把curNode.next 赋值给curNode, 这时curNode指向第三个节点。 可以发现，就是不停地判断curNode是否为null, 如果不是，那就打印data，并curNode.next 赋值给curNode，让curNode指向下一个节点，直到curNode 为null。这里要注意它和插入尾节点遍历的不同，插入尾节点，是判断.next是否为null，这里只判断节点是否为null
public void display() { Node curNode = head; while (curNode != null) { System.out.print(curNode.data); curNode = curNode.next; } }
删除节点，删除节点也有很多情况，删除头节点，删除某个位置节点，删除某个指定的节点。删除头节点比较简单，直接让head指向head.next 就可以了，删除方法通常会返回要删除的节点
public Node deleteFirst() { if (head == null) { throw new RuntimeException("链表为空"); } Node firstDeleted = head; head = head.next; return firstDeleted; }
删除某个指定的节点，分为三种情况，这个节点正好是头节点，这个节点在中间或尾节点，这个节点没有找到。当删除某个节点时，不仅要找到这个节点，还要找到这个节点的上一个节点，还是因为链表是单向的，删除某个节点，就要让某个节点的上一个节点的next指向这个节点的next指向的下一个节点，那遍历查找某个节点时，还要记录前一个节点。
public Node deleteKey(int key){ if (head == null) { throw new RuntimeException("链表为空"); } Node curNode = head; Node prevNode = null; // 删除的某个key正好位于头节点中 if(curNode.data == key){ head = curNode.next; return curNode; } // 删除的某个key位于中间节点或尾节点 while (curNode != null && curNode.data != key) { prevNode = curNode; //记录前一个节点 curNode = curNode.next; } // 如果找到了 if(curNode != null){ prevNode.next = curNode.next; return curNode; } // 如果没有找 curNode == null System.out.println("没有找到"); return null; }
删除某个位置的节点，要先找到这个节点，同时记录上一个节点。怎么才能找到这个节点呢？遍历到该位置。
public Node deleteByPostion(int postion) { if (head == null) { throw new RuntimeException("链表为空"); } if(postion < 0 || postion >= size) { throw new RuntimeException("位置不对"); } if(postion == 0){ Node first = head; head = head.next; return first; } Node curNode = head; Node prevNode = null; for (int i = 0; i < postion; i++) { prevNode = curNode; curNode = curNode.next; } prevNode.next = curNode.next; return; curNode; }
查找
public int find(int data){ Node curNode = head; int index = 0; boolean isFind = false; while (curNode != null){ if(curNode.data == data){ isFind = true; break; } else { index++; curNode = curNode.next; } } if(isFind) { return index; } else { return -1; } }
