java实现单链表常见操作
一、概述：
本文主要总结单链表常见操作的实现，包括链表结点添加、删除；链表正向遍历和反向遍历、链表排序、判断链表是否有环、是否相交、获取某一结点等。
二、概念：
链表：
一种重要的数据结构，HashMap等集合的底层结构都是链表结构。链表以结点作为存储单元，这些存储单元可以是不连续的。每个结点由两部分组成：存储的数值+前序结点和后序结点的指针。即有前序结点的指针又有后序结点的指针的链表称为双向链表，只包含后续指针的链表为单链表，本文总结的均为单链表的操作。
单链表结构：
Java中单链表采用Node实体类类标识，其中data为存储的数据，next为下一个节点的指针：
package com.algorithm.link; /** * 链表结点的实体类 * @author bjh * */ public class Node { Node next = null;//下一个结点 int data;//结点数据 public Node(int data){ this.data = data; } }
三、链表常见操作：
package com.algorithm.link; import java.util.Hashtable; /** * 单链表常见算法 * @author bjh * */ public class MyLinkedList { /**链表的头结点*/ Node head = null; /** * 链表添加结点: * 找到链表的末尾结点，把新添加的数据作为末尾结点的后续结点 * @param data */ public void addNode(int data){ Node newNode = new Node(data); if(head == null){ head = newNode; return; } Node temp = head; while(temp.next != null){ temp = temp.next; } temp.next = newNode; } /** * 链表删除结点: * 把要删除结点的前结点指向要删除结点的后结点，即直接跳过待删除结点 * @param index * @return */ public boolean deleteNode(int index){ if(index<1 || index>length()){//待删除结点不存在 return false; } if(index == 1){//删除头结点 head = head.next; return true; } Node preNode = head; Node curNode = preNode.next; int i = 1; while(curNode != null){ if(i==index){//寻找到待删除结点 preNode.next = curNode.next;//待删除结点的前结点指向待删除结点的后结点 return true; } //当先结点和前结点同时向后移 preNode = preNode.next; curNode = curNode.next; i++; } return true; } /** * 求链表的长度 * @return */ public int length(){ int length = 0; Node curNode = head; while(curNode != null){ length++; curNode = curNode.next; } return length; } /** * 链表结点排序,并返回排序后的头结点: * 选择排序算法,即每次都选出未排序结点中最小的结点，与第一个未排序结点交换 * @return */ public Node linkSort(){ Node curNode = head; while(curNode != null){ Node nextNode = curNode.next; while(nextNode != null){ if(curNode.data > nextNode.data){ int temp = curNode.data; curNode.data = nextNode.data; nextNode.data = temp; } nextNode = nextNode.next; } curNode = curNode.next; } return head; } /** * 打印结点 */ public void printLink(){ Node curNode = head; while(curNode !=null){ System.out.print(curNode.data+" "); curNode = curNode.next; } System.out.println(); } /** * 去掉重复元素: * 需要额外的存储空间hashtable，调用hashtable.containsKey()来判断重复结点 */ public void distinctLink(){ Node temp = head; Node pre = null; Hashtable<Integer, Integer> hb = new Hashtable<Integer, Integer>(); while(temp != null){ if(hb.containsKey(temp.data)){//如果hashtable中已存在该结点，则跳过该结点 pre.next = temp.next; }else{//如果hashtable中不存在该结点，将结点存到hashtable中 hb.put(temp.data, 1); pre=temp; } temp = temp.next; } } /** * 返回倒数第k个结点, * 两个指针，第一个指针向前移动k-1次，之后两个指针共同前进， * 当前面的指针到达末尾时，后面的指针所在的位置就是倒数第k个位置 * @param k * @return */ public Node findReverNode(int k){ if(k<1 || k>length()){//第k个结点不存在 return null; } Node first = head; Node second = head; for(int i=0; i<k-1; i++){//前移k-1步 first = first.next; } while(first.next != null){ first = first.next; second = second.next; } return second; } /** * 查找正数第k个元素 */ public Node findNode(int k){ if(k<1 || k>length()){//不合法的k return null; } Node temp = head; for(int i = 0; i<k-1; i++){ temp = temp.next; } return temp; } /** * 反转链表，在反转指针钱一定要保存下个结点的指针 */ public void reserveLink(){ Node curNode = head;//头结点 Node preNode = null;//前一个结点 while(curNode != null){ Node nextNode = curNode.next;//保留下一个结点 curNode.next = preNode;//指针反转 preNode = curNode;//前结点后移 curNode = nextNode;//当前结点后移 } head = preNode; } /** * 反向输出链表，三种方式： * 方法一、先反转链表，再输出链表，需要链表遍历两次 * 方法二、把链表中的数字放入栈中再输出，需要维护额外的栈空间 * 方法三、依据方法2中栈的思想，通过递归来实现，递归起始就是将先执行的数据压入栈中，再一次出栈 */ public void reservePrt(Node node){ if(node != null){ reservePrt(node.next); System.out.print(node.data+" "); } } /** * 寻找单链表的中间结点： * 方法一、先求出链表的长度，再遍历1/2链表长度，寻找出链表的中间结点 * 方法二、： * 用两个指针遍历链表，一个快指针、一个慢指针， * 快指针每次向前移动2个结点，慢指针一次向前移动一个结点， * 当快指针移动到链表的末尾，慢指针所在的位置即为中间结点所在的位置 */ public Node findMiddleNode(){ Node slowPoint = head; Node quickPoint = head; //quickPoint.next == null是链表结点个数为奇数时，快指针已经走到最后了 //quickPoint.next.next == null是链表结点数为偶数时，快指针已经走到倒数第二个结点了 //链表结点个数为奇数时,返回的是中间结点；链表结点个数为偶数时，返回的是中间两个结点中的前一个 while(quickPoint.next != null && quickPoint.next.next != null){ slowPoint = slowPoint.next; quickPoint = quickPoint.next.next; } return slowPoint; } /** * 判断链表是否有环： * 设置快指针和慢指针，慢指针每次走一步，快指针每次走两步 * 当快指针与慢指针相等时，就说明该链表有环 */ public boolean isRinged(){ if(head == null){ return false; } Node slow = head; Node fast = head; while(fast.next != null && fast.next.next != null){ slow = slow.next; fast = fast.next.next; if(fast == slow){ return true; } } return false; } /** * 返回链表的最后一个结点 */ public Node getLastNode(){ Node temp = head; while(temp.next != null){ temp = temp.next; } return temp; } /** * 在不知道头结点的情况下删除指定结点： * 删除结点的重点在于找出其前结点，使其前结点的指针指向其后结点，即跳过待删除结点 * 1、如果待删除的结点是尾结点，由于单链表不知道其前结点，没有办法删除 * 2、如果删除的结点不是尾结点，则将其该结点的值与下一结点交换，然后该结点的指针指向下一结点的后续结点 */ public boolean deleteSpecialNode(Node n){ if(n.next == null){ return false; }else{ //交换结点和其后续结点中的数据 int temp = n.data; n.data = n.next.data; n.next.data = temp; //删除后续结点 n.next = n.next.next; return true; } } /** * 判断两个链表是否相交： * 两个链表相交，则它们的尾结点一定相同，比较两个链表的尾结点是否相同即可 */ public boolean isCross(Node head1, Node head2){ Node temp1 = head1; Node temp2 = head2; while(temp1.next != null){ temp1 = temp1.next; } while(temp2.next != null){ temp2 = temp2.next; } if(temp1 == temp2){ return true; } return false; } /** * 如果链表相交，求链表相交的起始点： * 1、首先判断链表是否相交，如果两个链表不相交，则求相交起点没有意义 * 2、求出两个链表长度之差：len=length1-length2 * 3、让较长的链表先走len步 * 4、然后两个链表同步向前移动，没移动一次就比较它们的结点是否相等，第一个相等的结点即为它们的第一个相交点 */ public Node findFirstCrossPoint(MyLinkedList linkedList1, MyLinkedList linkedList2){ //链表不相交 if(!isCross(linkedList1.head,linkedList2.head)){ return null; }else{ int length1 = linkedList1.length();//链表1的长度 int length2 = linkedList2.length();//链表2的长度 Node temp1 = linkedList1.head;//链表1的头结点 Node temp2 = linkedList2.head;//链表2的头结点 int len = length1 - length2;//链表1和链表2的长度差 if(len > 0){//链表1比链表2长，链表1先前移len步 for(int i=0; i<len; i++){ temp1 = temp1.next; } }else{//链表2比链表1长，链表2先前移len步 for(int i=0; i<len; i++){ temp2 = temp2.next; } } //链表1和链表2同时前移,直到找到链表1和链表2相交的结点 while(temp1 != temp2){ temp1 = temp1.next; temp2 = temp2.next; } return temp1; } } }
四、测试类：
package com.algorithm.link; /** * 单链表操作测试类 * @author bjh * */ public class Test { public static void main(String[] args){ MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList(); //添加链表结点 myLinkedList.addNode(9); myLinkedList.addNode(8); myLinkedList.addNode(6); myLinkedList.addNode(3); myLinkedList.addNode(5); //打印链表 myLinkedList.printLink(); /*//测试链表结点个数 System.out.println("链表结点个数为：" + myLinkedList.length()); //链表排序 Node head = myLinkedList.linkSort(); System.out.println("排序后的头结点为：" + head.data); myLinkedList.printLink(); //去除重复结点 myLinkedList.distinctLink(); myLinkedList.printLink(); //链表反转 myLinkedList.reserveLink(); myLinkedList.printLink(); //倒序输出/遍历链表 myLinkedList.reservePrt(myLinkedList.head); //返回链表的中间结点 Node middleNode = myLinkedList.findMiddleNode(); System.out.println("中间结点的数值为："+middleNode.data); //判断链表是否有环 boolean isRinged = myLinkedList.isRinged(); System.out.println("链表是否有环：" + isRinged); //将链表的最后一个结点指向头结点，制造有环的效果 Node lastNode = myLinkedList.getLastNode(); lastNode.next = myLinkedList.head; isRinged = myLinkedList.isRinged(); System.out.println("链表是否有环：" + isRinged); //删除指定结点 Node nk = myLinkedList.findReverNode(3); System.out.println(nk.data); myLinkedList.deleteSpecialNode(nk); myLinkedList.printLink(); //链表是否相交 //新链表 MyLinkedList myLinkedList1 = new MyLinkedList(); myLinkedList1.addNode(1); myLinkedList1.addNode(2); myLinkedList1.printLink(); System.out.println("链表一和链表二是否相交"+myLinkedList.isCross(myLinkedList.head, myLinkedList1.head)); //把第二个链表从第三个结点开始接在第二个链表的后面，制造相交的效果 myLinkedList1.findNode(2).next = myLinkedList.findNode(3); myLinkedList1.printLink(); System.out.println("链表一和链表二是否相交"+myLinkedList.isCross(myLinkedList.head, myLinkedList1.head)); */ //如果两个链表相交求链表相交的结点的值 MyLinkedList myLinkedList1 = new MyLinkedList(); myLinkedList1.addNode(1); myLinkedList1.addNode(2); myLinkedList1.findNode(2).next = myLinkedList.findNode(3); myLinkedList1.printLink(); Node n = myLinkedList1.findFirstCrossPoint(myLinkedList, myLinkedList1); if(n == null){ System.out.println("链表不相交"); }else{ System.out.println("两个链表相交，第一个交点的数值为：" + n.data); } } }
