数据结构：单链表

单链表

学习课程：尚硅谷数据结构与算法

目录：

　　1、链表简介

　　2、链表实现

　　3、关于链表的五道简单面试题

　　　　3_1：求单链表中有效节点的个数

　　　　3_2：查找单链表中的倒数第k个结点

　　　　3_3：反转单链表

　　　　3_4：从尾到头打印单链表

　　　　3_5：合并两个有序的单链表

 　　　　

 

1、链表简介

单链表分为有头和没有头的，这个随笔记录的是有头的。

 

 

先看这张图，每个框代表一个节点，然后一个节点中需要存放两个东西，一个是自己本身的数据，另一个是next(next指向了这个节点的下一个节点)。

所以我们可以看得出来，链表就像一条锁链一样，一条扣一条，锁链呢就是这个样子

 

 

 ，然后我们再回头来看前面的那张图，先看头，头部的内容就是正常的数据和next，头部的next指向了该链表中第一个节点，类似于指针(在Java中使用引用)，然后我们的第一个节点中就指向了再下一个节点，这个指向下一个节点正是依靠节点中的next属性，链表就是这样，一环扣一环起来，直到最后一个节点，因为是最后一个节点了，所以next就为空(null)。

 

 

2、链表实现

这个随笔中使用Java实现

1、定义节点对象

1、定义链表对象

 

1、定义节点对象

每个节点中都有存放数据的字段最少应该包含：存放数据的字段，指向下一个节点的字段。

我们的节点就命名为HeroNode，存放数据的字段就是存储梁山英雄编号、名称、别名，指向下一个节点的字段就是next

 代码：

/*数据英雄节点*/
class HeroNode {
    public int no;/*编号*/
    public String name;/*姓名*/
    public String aliasName;/*别名，这三个属性就是存放数据的字段*/
    public HeroNode next;/*下一个节点，这个属性就是只想下一个节点的字段，当他有下一个节点的时候，该属性存放下一个节点的引用，如果没有下一个节点的时候，他就是空*/

    public HeroNode(int no, String name, String aliasName) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.aliasName = aliasName;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", aliasName='" + aliasName + '\'' +
                '}';
    }
}　　

2、定义链表对象

 这个时候如果你心里在想为什么要定义链表对象，那么你展开这个

为什么？

既然前面都已经定义了节点对象，那我直接创建多个节点对象，然后再一个一个next指向下去不就好了吗，为甚要搞个链表对象。

因为是这样的，如果我们只用节点对象，那么是可以完成链表的创建、并且把各个节点串联起来。但是既然是一个数据结构，那么基本的增删改查肯定要有，我们对于节点的增删改查应该把它整理起来，而不是当我们需要用的时候才去写，并且前面我们还说了需要一个头结点，所以创建链表的目的就是规范节点的使用方法，以及头节点的创建。当我们创建丁一完链表对象了以后，我们使用这个链表只需要创建一个链表对象，然后调用操作方法，而不需要去关心其他的东西

 你如果有疑问，看完了上面的你的疑问多少应该会解答一点，如果没有解决你的疑问，那没关系，不碍事，我们定义完链表对象后，你先使用链表对象进行操作链表，操作完后你再重新用你的想法去操作、定义、使用，如果你的想法弄出来后更好用，那再好不过，如果你发现你的想法并不是很理想，那你就回过头来再试试我这个链表对象。

代码：量稍微有点大，所以折叠起来，自定打开

class SingleLikedList {

    /*头节点*/
    private HeroNode head = new HeroNode(0, null, null);

    /*判断是否为空*/
    public boolean isEmpty() {
        return head.next == null;
    }

    /*获得头节点*/
    public HeroNode getHead() {
        return head;
    }

    /*添加节点，不考虑顺序问题，直接添加到链表尾部*/
    public boolean addHeroNode(HeroNode heroNode) {
        HeroNode temp = head;
        while (true) {
            if (temp.next == null) {
                break;
            } else {
                temp = temp.next;
            }
        }
        temp.next = heroNode;
        return true;
    }

    /*添加节点，排序，升序，直接添加到链表尾部*/
    public boolean addHeroNodeForOrder(HeroNode heroNode) {
        HeroNode temp = head;
        while (true) {
            if (temp.next == null) {
                temp.next = heroNode;
                return true;
            } else if (temp.next.no > heroNode.no) {
                /*
                 * 如果当前temp的next的no比heroNode的no大
                 * 那么当前temp的next就赋值给heroNode的next
                 * temp的next就是当前的heroNode
                 * 如果不会就画图
                 * */
                heroNode.next = temp.next;
                temp.next = heroNode;
                return true;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no) {
                throw new RuntimeException(heroNode.no + "与现有节点的no" + temp.next.no + "相同，不允许插入!");
            }
            temp = temp.next;
        }
    }

    /*删除节点，根据no*/
    public boolean delByNo(int no) {
        /*存储头下一个节点*/
        HeroNode temp = head;
        while (temp != null) {
            if (temp.next.no == no) {
                temp.next = temp.next.next;
                return true;
            }
            temp = temp.next;
        }
        return false;
    }

    /*修改节点,通过no*/
    public boolean updateByNo(HeroNode newHeroNode) {
        HeroNode temp = head.next;
        while (temp != null) {
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
                temp.name = newHeroNode.name;
                temp.aliasName = newHeroNode.aliasName;
                return true;
            }
            temp = temp.next;
        }
        return false;
    }

    /*展示节点中所有的数据*/
    public void displayAll() {
        HeroNode temp = head.next;
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break;
            }
            System.out.println(temp);
            temp = temp.next;
        }
    }
}

代码解释：

属性head：

　　头的作用是指向第一个节点，原则上不存放任何数据，它的作用仅仅是指向第一个节点。

 

方法isEmpty(判断链表是否为空)：

　　head属性的作用就是指向第一个节点，如果连head的next属性都为空，那么说明该链表中是没有数据的。

方法getHead(获得头)：

　　获得链表中头的方法。

 

方法addHeroNode(往链表中添加节点[不考虑顺序问题])：

　　直接把添加的节点加入到最后去，思路就是一直遍历，发现当前节点的下一个节点为空，那么说明已经到了尾部，既然到了尾部，那么只需要将传进来的HeroNode赋值给当前节点的下一个节点即可，如果没有到尾部，那么继续遍历

方法addHeroNodeForOrder(往链表中添加节点[从小到大的顺序])：

 　　

delByNo(删除节点)：

 

 

updateByNo(修改节点)：

 　　这个就不用说了吧，只要把没有顺序的添加写出来了，那么这个修改也就很简单了，直接找到对应的节点，通过no判断，然后更改里面的数据字段就行了

 

displayAll(展示所有的节点数据)：

　　遍历打印所有的节点数据，展示一手

 

 

 

 3、关于链表的五道简单面试题

 

1、求链表中有效节点的数量

 传入头节点，在原先遍历的基础上更改，原先是打印节点，现在是直接一个变量++，对于节点是否有效可以进行相应业务逻辑判断

 public static int getLength(HeroNode head) {
        HeroNode temp = head.next;
        int length = 0;
        while (temp != null) {
            length++;
            temp = temp.next;
        }
        return length;
    }

2、查找单链表中的倒数第k个结点

 传入头节点， 这个其实有一个规律总长度-倒数k就是该节点中单链表中正数的索引(从0开始)，比如总长度为7，找倒数第1个，那么就是正数索引就是从0开始的6，

 public static HeroNode getLastIndex(int index, HeroNode head) {
        /*拿到总长度，总长度-倒数k，就拿到正数的需要找的那个节点的下标，*/
        int length = getLength(head);
        /*如果查找的倒数大于总长度或者小于，那么就超出边界，说明没有*/
        if (index > length || index < 0) {
            return null;
        }
        /*拿到正数的索引下标*/
        int toIndex = length - index;
        HeroNode temp = head;
        for (int i = 0; i <= toIndex; i++) {
            temp = temp.next;
        }
        return temp;
    }

3、反转单链表

  传入头节点，这个有点复杂。

 /*3、反转单链表*/
    public static void reverseList(HeroNode head) {
        /*如果空链表或者只有一个元素的链表，则不需要反转*/
        if (head.next == null || head.next.next == null) {
            return;
        }
        /*记录当前的*/
        HeroNode current = head.next;
        /*新头*/
        HeroNode newHead = new HeroNode(0, "", "");
        /*辅助，记录原节点的下一个节点*/
        HeroNode next = null;
        while (current != null) {
            /*首先保存当前节点的下一个节点*/
            next = current.next;
            /*然后当前节点的下一个节点保存的是新节点的后面的节点*/
            current.next = newHead.next;
            /*新节点的直接子节点就是当前current*/
            newHead.next = current;
            /*往后移动一个位置*/
            current = next;
        }

        /*将新头节点后面的数据赋值给原头节点*/
        head.next = newHead.next;
    }

 

 

我们需要将上方的数据就存入新节点中。

 

存的时候，只需要将新head的next部分赋值给新加入节点的next，然后再将新加入的节点赋值给新head的next。

这个要视频才好理解，博客园不好弄视频，我就给个地址大家去看，https://www.bilibili.com/video/BV1E4411H73v?p=22

 

 4、从尾到头打印链表内的数据

  传入头节点，利用栈的先进后出特点，先将数据压入栈，然后再一个一个的弹栈。

/*4、从头到尾打印单链表*/
    public static void reversePrint(HeroNode head) {
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        /*栈*/
        Stack<HeroNode> stack = new Stack();
        HeroNode temp = head.next;
        while (temp != null) {
            stack.push(temp);
            temp = temp.next;
        }
        /*现在压栈完毕，出栈*/
        while (!stack.isEmpty()) {
            System.out.println(stack.pop());
        }
    }

 

5、合并两个有序的单链表

 传入两个链表对象，第一个是目标，第二个是源，会将源的数据合并到目标中。

1、如果目标链表数据和源链表数据都为空，那么就不用合并，结束。

2、如果源链表数据为空，那么也不用合并，结束。

3、如果目标链表数据为空，那么直接将源链表数据赋值给目标链表，结束。

4、前面我们的链表对象有一个顺序添加节点的方法，那么这里直接遍历源数据，然后一个一个的添加到目标链表中。需要注意的是，不能直接将源链表的节点取出放入目标链表中，由于Java中引用的问题，拿到源链表中节点数据后复制一份再添加到目标链表中

 /*5、合并两个有序的有序的链表*/
    public static void mergeList(SingleLikedList target, SingleLikedList source) {
        /*如果两个next都为空，那么直接不需要合并，或者源链表next为空，那么也不需要合并*/
        if ((target.getHead().next == null && source.getHead().next == null) || source.getHead().next == null) {
            return;
        }
        /*如果目标链表没有数据，那么直接将源链表头赋值给目标链表就行*/
        if (target.getHead().next == null) {
            HeroNode head = target.getHead();
            head = source.getHead();
            return;
        }
        /*将sourceHead的的数据加入链表*/
        HeroNode temp = source.getHead().next;
        while (temp != null) {
            target.addHeroNodeForOrder(new HeroNode(temp.no, temp.name, temp.aliasName));
            temp = temp.next;
        }
    }

 

 

 

 

最后献上该教程地址：https://www.bilibili.com/video/BV1E4411H73v?p=19