1.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
小结上图:
- 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
2.单链表的应用实例
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,独立完成。
-
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)
思路的分析示意图:
-
修改节点功能
思路(1) 先找到该节点，通过遍历，(2) temp.name = newHeroNode.name ; temp.nickname= newHeroNode.nickname -
删除节点
思路分析的示意图:
-
完成的代码演示(韩老师):
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero4);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
//显示一把
singleLinkedList.list();
//测试修改节点的代码
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况~~");
singleLinkedList.list();
//删除一个节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.del(4);
System.out.println("删除后的链表情况~~");
singleLinkedList.list();
}
}
//定义 SingleLinkedList 管理我们的英雄
class SingleLinkedList {
//先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
//添加节点到单向链表
//思路，当不考虑编号顺序时
//1. 找到当前链表的最后节点
//2. 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，因此我们需要一个辅助遍历 temp
HeroNode temp = head;
//遍历链表，找到最后
while (true) {
//找到链表的最后
if (temp.next == null) {//
break;
}
//如果没有找到最后, 将将 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)
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
//因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
//因为单链表，因为我们找的 temp 是位于 添加位置的前一个节点，否则插入不了
HeroNode temp = head;
boolean flag = false; // flag 标志添加的编号是否存在，默认为 false
while (true) {
if (temp.next == null) {//说明 temp 已经在链表的最后
break; //
}
if (temp.next.no > heroNode.no) { //位置找到，就在 temp 的后面插入
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; //说明编号存在
break;
}
temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
}
//判断 flag 的值
if (flag) { //不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
} 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 编号不能改.
//说明
//1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
//判断是否空
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;
boolean flag = false; //表示是否找到该节点
while (true) {
if (temp == null) {
break; //已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
//找到
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.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
//删除节点
//思路
//1. head 不能动，因此我们需要一个 temp 辅助节点找到待删除节点的前一个节点
//2. 说明我们在比较时，是 temp.next.no 和 需要删除的节点的 no 比较
public void del(int no) {
HeroNode temp = head;
boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
while (true) {
if (temp.next == null) { //已经到链表的最后
break;
}
if (temp.next.no == no) {
//找到的待删除节点的前一个节点 temp
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; //temp 后移，遍历
}
//判断 flag
if (flag) { //找到
//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[遍历]
public void list() {
//判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
//将 temp 后移， 一定小心
temp = temp.next;
}
}
}
//定义 HeroNode ， 每个 HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode next; //指向下一个节点
//构造器
public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
//为了显示方法，我们重新 toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
}
}
3.单链表面试题(新浪、百度、腾讯)
单链表的常见面试题有如下:
- 求单链表中有效节点的个数
代码如下：
//方法：获取到单链表的节点的个数(如果是带头结点的链表，需求不统计头节点)
/**
*
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的就是有效节点的个数
*/
public static int getLength(HeroNode head) {
if(head.next == null) { //空链表
return 0;
}
int length = 0;
//定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
HeroNode cur = head.next;
while(cur != null) {
length++;
cur = cur.next; //遍历
}
return length;
}
- 查找单链表中的倒数第 k 个结点 【新浪面试题】
代码演示:
//查找单链表中的倒数第 k 个结点 【新浪面试题】
//思路
//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，得到链表的总的长度 getLength
//4. 得到 size 后，我们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 nulll
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
//判断如果链表为空，返回 null
if(head.next == null) {
return null;//没有找到
}
//第一个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，就是我们倒数的第 K 个节点
//先做一个 index 的校验
if(index <=0 || index > size) {
return null;
}
//定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的 index
HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
for(int i =0; i< size - index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
- 单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】
-
思路分析图解
-
代码实现
//将单链表反转
public static void reversetList(HeroNode head) {
//如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
if(head.next == null || head.next.next == null) {
return ;
}
//定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
HeroNode cur = head.next;
HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
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
//动脑筋
while(cur != null) {
next = cur.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点，因为后面需要使用
cur.next = reverseHead.next;//将 cur 的下一个节点指向新的链表的最前端
reverseHead.next = cur; //将 cur 连接到新的链表上
cur = next;//让 cur 后移
}
//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
-
代码实现(写了一个小程序，测试 Stack 的使用)
package com.atguigu.linkedlist;
import java.util.Stack;
//演示栈 Stack 的基本使用
public class TestStack {
public static void main(String[] args) {
Stack<String> stack = new Stack();
// 入栈
stack.add("jack");
stack.add("tom");
stack.add("smith");
// 出栈
// smith, tom , jack
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop());//pop 就是将栈顶的数据取出
}
}
}
- 单链表的逆序打印代码:
//方式 2：
//可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
public static void reversePrint(HeroNode head) {
if(head.next == null) {
return;//空链表，不能打印
}
//创建要给一个栈，将各个节点压入栈
Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
HeroNode cur = head.next;
//将链表的所有节点压入栈
while(cur != null) {
stack.push(cur);
cur = cur.next; //cur 后移，这样就可以压入下一个节点
}
//将栈中的节点进行打印,pop 出栈
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop()); //stack 的特点是先进后出
}
}
- 单链表的应用实例+面试题代码实现(自己)
public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();
HeroNode node1 = new HeroNode(5, "55", "55");
HeroNode node2 = new HeroNode(3, "33", "33");
HeroNode node3 = new HeroNode(4, "44", "44");
HeroNode node4 = new HeroNode(1, "11", "11");
HeroNode node5 = new HeroNode(2, "22", "22");
//
linkedList.addByOrder(node1);
linkedList.addByOrder(node2);
linkedList.addByOrder(node3);
linkedList.addByOrder(node4);
linkedList.addByOrder(node5);
linkedList.show();
System.out.println(linkedList.size());
//
linkedList.update(new HeroNode(3, "3333", "3333"));
linkedList.show();
System.out.println(linkedList.size());
//
linkedList.delete(2);
linkedList.delete(1);
linkedList.show();
System.out.println(linkedList.size());
//
getNodeByLastIndex(linkedList.head, 3);
//
System.out.println("单链表的反转:");
singleLinkedlistReverse(linkedList.head);
linkedList.show();
//
singleLinkedlistReversePrint(linkedList.head);
}
/**
* (新浪面试题)查找单链表的倒数第K个节点
*
* @param headNode
* @param k
*/
public static void getNodeByLastIndex(HeroNode headNode, int size, int k) {
if (size > 0 && k <= size) {
HeroNode indexNode = headNode.next;
for (int i = 1; i <= size - k; i++) {
indexNode = indexNode.next;
}
System.out.println("倒数第" + k + "节点：" + indexNode);
} else {
System.out.println("链表为空或输入倒数数字有误");
}
}
/**
* (新浪面试题)查找单链表的倒数第K个节点
*
* @param headNode
* @param k
*/
public static void getNodeByLastIndex(HeroNode headNode, int k) {
HeroNode node = headNode.next;
int size = 0;
while (node != null) {
size++;
node = node.next;
}
HeroNode[] array = new HeroNode[size];
int index = 0;
node = headNode.next;
while (node != null) {
array[index] = node;
index++;
node = node.next;
}
HeroNode indexNode = array[size - k];
System.out.println("倒数第" + k + "节点：" + indexNode);
}
/**
* (腾讯面试题)单链表的反转
*/
public static void singleLinkedlistReverse(HeroNode headNode) {
HeroNode newHead = new HeroNode(0, "", "");
HeroNode temp = headNode.next;
while (temp != null) {
HeroNode tempNext = temp.next;
temp.next = newHead.next;
newHead.next = temp;
temp = tempNext;
}
headNode.next = newHead.next;
}
/**
* (百度面试题)从尾到头打印链表
*/
public static void singleLinkedlistReversePrint(HeroNode headNode) {
Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
HeroNode curNode = headNode.next;
while (curNode != null) {
stack.push(curNode);
curNode = curNode.next;
}
System.out.println("从尾到头打印链表:");
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop());
}
}
/**
* 单链表实现类
*/
static class MyLinkedList {
public HeroNode head = new HeroNode(0, null, null);
/**
* 添加节点
*
* @param node
*/
public void add(HeroNode node) {
HeroNode last = head;
while (last.next != null) {
if (last.next.no == node.no) {
System.out.println("编号" + node.no + "已存在");
return;
}
last = last.next;
}
last.next = node;
}
/**
* 添加节点(按照编号no排序)
*
* @param node
*/
public void addByOrder(HeroNode node) {
if (head.next == null) {
head.next = node;
return;
}
HeroNode temp = head;
while (temp.next != null) {
if (temp.next.no > node.no) {
node.next = temp.next;
temp.next = node;
break;
} else if (temp.next.no == node.no) {
System.out.println("编号" + node.no + "已存在");
break;
} else {
temp = temp.next;
if (temp.next == null) {
temp.next = node;
break;
}
}
}
}
/**
* 根据编号no修改节点信息
*
* @param node
*/
public void update(HeroNode node) {
HeroNode temp = head.next;
while (temp != null) {
if (temp.no == node.no) {
temp.name = node.name;
temp.nickname = node.nickname;
break;
}
temp = temp.next;
}
}
/**
* 根据编号no删除节点
*
* @param no
*/
public void delete(int no) {
HeroNode temp = head;
while (temp.next != null) {
if (temp.next.no == no) {
//HeroNode deleteNode = temp.next;
temp.next = temp.next.next;
//deleteNode.next = null;
//System.out.println("delete:" + deleteNode + " deleteNode.next" + deleteNode.next);
break;
}
temp = temp.next;
}
}
/**
* 遍历链表
*/
public void show() {
HeroNode node = head.next;
while (node != null) {
System.out.println(node);
node = node.next;
}
}
/**
* 链表长度
*
* @return
*/
public int size() {
int size = 0;
HeroNode node = head.next;
while (node != null) {
size++;
node = node.next;
}
return size;
}
}
/**
* 数据节点
*/
static class HeroNode {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode next;
public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
}
}
- 合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序【课后练习.】
/**
* 合并两个有序的链表，合并之后任然有序
*/
public class MergeLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
MyLinkedList linkedList1 = new MyLinkedList();
linkedList1.addByOrder(new Node(2));
linkedList1.addByOrder(new Node(5));
linkedList1.addByOrder(new Node(9));
System.out.println("linkedList1:");
linkedList1.show();
MyLinkedList linkedList2 = new MyLinkedList();
linkedList2.add(new Node(3));
linkedList2.add(new Node(7));
linkedList2.add(new Node(10));
System.out.println("linkedList2:");
linkedList2.show();
MyLinkedList linkedList3 = mergeLinkedList(linkedList1.head, linkedList2.head);
System.out.println("linkedList3:");
linkedList1.show();
linkedList2.show();
linkedList3.show();
}
public static MyLinkedList mergeLinkedList(Node head1, Node head2) {
MyLinkedList list = new MyLinkedList();
list.head.next = head1.next;
head1.next = null;
Node node2 = head2.next;
head2.next = null;
while (node2 != null) {
Node next = node2.next;
node2.next = null;
list.addByOrder(node2);
node2 = next;
}
return list;
}
static class MyLinkedList {
public Node head = new Node(0);
/**
* 添加节点
*
* @param node
*/
public void add(Node node) {
Node last = head;
while (last.next != null) {
if (last.next.num == node.num) {
System.out.println("num" + node.num + "已存在");
return;
}
last = last.next;
}
last.next = node;
}
/**
* 添加节点(按照编号num排序)
*
* @param node
*/
public void addByOrder(Node node) {
if (head.next == null) {
head.next = node;
return;
}
Node temp = head;
while (temp.next != null) {
if (temp.next.num > node.num) {
node.next = temp.next;
temp.next = node;
break;
} else if (temp.next.num == node.num) {
System.out.println("num" + node.num + "已存在");
break;
} else {
temp = temp.next;
if (temp.next == null) {
temp.next = node;
break;
}
}
}
}
/**
* 遍历链表
*/
public void show() {
Node node = head.next;
while (node != null) {
System.out.println(node);
node = node.next;
}
}
}
static class Node {
int num;
Node next;
public Node(int num) {
this.num = num;
}
@Override
public String toString() {
return "Node{" +
"num=" + num +
'}';
}
}
}
4.双向链表应用实例
4.1.双向链表的操作分析和实现
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(认真体会).
- 分析了双向链表如何完成遍历，添加，修改和删除的思路
对上图的说明:
分析 双向链表的遍历，添加，修改，删除的操作思路===》代码实现 - 历 遍历 方和 单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找
- 加 添加 (默认添加到双向链表的最后)
(1) 先找到双向链表的最后这个节点
(2) temp.next = newHeroNode
(3) newHeroNode.pre = temp;
3)修改 思路和 原来的单向链表一样.
4)删除
(1) 因为是双向链表，因此，我们可以实现自我删除某个节点
(2) 直接找到要删除的这个节点，比如 temp
(3) temp.pre.next = temp.next
(4) temp.next.pre = temp.pre;
- 双向链表的代码实现(韩老师)
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试
System.out.println("双向链表的测试");
// 先创建节点
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.del(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;
}
// 遍历双向链表的方法
// 显示链表[遍历]
public void list() {
// 判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
HeroNode2 temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将 temp 后移， 一定小心
temp = temp.next;
}
}
// 添加一个节点到双向链表的最后.
public void add(HeroNode2 heroNode) {
// 因为 head 节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
HeroNode2 temp = head;
// 遍历链表，找到最后
while (true) {
// 找到链表的最后
if (temp.next == null) {//
break;
}
// 如果没有找到最后, 将将 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
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
// 判断是否空
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;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
while (true) {
if (temp == null) {
break; // 已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
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.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 从双向链表中删除一个节点,
// 说明
// 1 对于双向链表，我们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 del(int no) {
// 判断当前链表是否为空
if (head.next == null) {// 空链表
System.out.println("链表为空，无法删除");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
while (true) {
if (temp == null) { // 已经到链表的最后
break;
}
if (temp.no == no) {
// 找到的待删除节点的前一个节点 temp
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; // temp 后移，遍历
}
// 判断 flag
if (flag) { // 找到
// 可以删除
// temp.next = temp.next.next;[单向链表]
temp.pre.next = temp.next;
// 这里我们的代码有问题?
// 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 HeroNode2 ， 每个 HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为 null
public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为 null
// 构造器
public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
// 为了显示方法，我们重新 toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
}
}
* 双向链表的代码实现(自己)
public class DubleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
MyDoubleLinkedList linkedList = new MyDoubleLinkedList();
HeroNode node1 = new HeroNode(1, "11", "11");
HeroNode node2 = new HeroNode(2, "22", "22");
HeroNode node3 = new HeroNode(3, "33", "33");
HeroNode node4 = new HeroNode(4, "44", "44");
HeroNode node5 = new HeroNode(5, "55", "55");
linkedList.addByOrder(node2);
linkedList.addByOrder(node1);
linkedList.addByOrder(node4);
linkedList.addByOrder(node5);
linkedList.addByOrder(node3);
linkedList.show();
System.out.println("size:" + linkedList.size());
linkedList.update(new HeroNode(2, "222", "222"));
linkedList.delete(3);
linkedList.show();
System.out.println("size:" + linkedList.size());
}
static class MyDoubleLinkedList {
public HeroNode head = new HeroNode(0, null, null);
/**
* 添加节点
*
* @param node
*/
public void add(HeroNode node) {
HeroNode temp = head;
while (temp.next != null) {
if (temp.next.no == node.no) {
System.out.println("编号" + node.no + "已存在");
return;
}
temp = temp.next;
}
temp.next = node;
node.pre = temp;
}
/**
* 添加节点(按照编号no排序)
*/
public void addByOrder(HeroNode node) {
if (head.next == null) {
head.next = node;
node.pre = head;
return;
}
HeroNode temp = head.next;
while (temp != null) {
if (temp.no == node.no) {
System.out.println("编号" + node.no + "已存在");
return;
}
//第一个比no大的节点
if (temp.no > node.no) {
node.next = temp;
node.pre = temp.pre;
temp.pre.next = node;
temp.pre = node;
break;
}
//最后一个节点
if (temp.next == null) {
temp.next = node;
node.pre = temp;
break;
}
temp = temp.next;
}
}
/**
* 修改节点
*
* @param node
*/
public void update(HeroNode node) {
HeroNode temp = head.next;
while (temp != null) {
if (temp.no == node.no) {
temp.name = node.name;
temp.nickname = node.nickname;
break;
}
temp = temp.next;
}
}
/**
* 删除节点
*
* @param no
*/
public void delete(int no) {
HeroNode temp = head.next;
while (temp != null) {
if (temp.no == no) {
temp.pre.next = temp.next;
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
break;
}
temp = temp.next;
}
}
/**
* 链表长度
*
* @return
*/
public int size() {
int size = 0;
HeroNode temp = head.next;
while (temp != null) {
size++;
temp = temp.next;
}
return size;
}
/**
* 遍历链表
*/
public void show() {
HeroNode node = head.next;
while (node != null) {
System.out.println(node);
node = node.next;
}
}
}
static class HeroNode {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode next;
public HeroNode pre;
public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
}
}
5.单向环形链表应用场景
Josephu(约瑟夫、约瑟夫环) 问题
Josephu 问题为：设编号为 1，2，… n 的 n 个人围坐一圈，约定编号为 k（1<=k<=n）的人从 1 开始报数，数到 m 的那个人出列，它的下一位又从 1 开始报数，数到 m 的那个人又出列，依次类推，直到所有人出列为止，由此产生一个出队编号的序列。
提示：用一个不带头结点的循环链表来处理 Josephu 问题：先构成一个有 n 个结点的单循环链表，然后由 k 结点起从 1 开始计数，计到 m 时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从 1 开始计数，直到最后一个结点从链表中删除算法结束。
6.单向环形链表介绍
7.Josephu 问题
-
约瑟夫问题的示意图
-
Josephu 问题
Josephu 问题为：设编号为 1，2，… n 的 n 个人围坐一圈，约定编号为 k（1<=k<=n）的人从 1 开始报数，数到m 的那个人出列，它的下一位又从 1 开始报数，数到 m 的那个人又出列，依次类推，直到所有人出列为止，由此产生一个出队编号的序列。 -
提示
用一个不带头结点的循环链表来处理 Josephu 问题：先构成一个有 n 个结点的单循环链表，然后由 k 结点起从 1 开始计数，计到 m 时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从 1 开始计数，直到最后一个结点从链表中删除算法结束。 -
约瑟夫问题-创建环形链表的思路图解
-
约瑟夫问题-小孩出圈的思路分析图
8.Josephu 问题的代码实现
- 代码实现（韩老师）
public class Josepfu {
public static void main(String[] args) {
// 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否 ok
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(125);// 加入 5 个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
//测试一把小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(10, 20, 125); // 2->4->1->5->3
}
}
// 创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个 first 节点,当前没有编号
private Boy first = null;
// 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
public void addBoy(int nums) {
// nums 做一个数据校验
if (nums < 1) {
System.out.println("nums 的值不正确");
return;
}
Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
// 使用 for 来创建我们的环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
// 根据编号，创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个小孩
if (i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first); // 构成环
curBoy = first; // 让 curBoy 指向第一个小孩
} else {
curBoy.setNext(boy);//
boy.setNext(first);//
curBoy = boy;
}
}
}
// 遍历当前的环形链表
public void showBoy() {
// 判断链表是否为空
if (first == null) {
System.out.println("没有任何小孩~~");
return;
}
// 因为 first 不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
break;
}
curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy 后移
}
}
// 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
/**
* @param startNo 表示从第几个小孩开始数数
* @param countNum 表示数几下
* @param nums 表示最初有多少小孩在圈中
*/
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
// 先对数据进行校验
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
return;
}
// 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
Boy helper = first;
// 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
while (true) {
if (helper.getNext() == first) { // 说明 helper 指向最后小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1 次
for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//当小孩报数时，让 first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次, 然后出圈
//这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
while (true) {
if (helper == first) { //说明圈中只有一个节点
break;
}
//让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//这时 first 指向的节点，就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d 出圈\n", first.getNo());
//这时将 first 指向的小孩节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first); //
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
}
}
// 创建一个 Boy 类，表示一个节点
class Boy {
private int no;// 编号
private Boy next; // 指向下一个节点,默认 null
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}
- 代码实现(自己)
public class JsonphuLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
AnnularSingleLinkedList linkedList = new AnnularSingleLinkedList();
linkedList.addBoy(5);
linkedList.show();
linkedList.countBoy(1, 2, 5);
}
static class AnnularSingleLinkedList {
public Boy first = null;
public void addBoy(int nums) {
if (nums < 1) {
System.out.println("nums不正确");
}
Boy curBoy = null;
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
//第一个
if (i == 1) {
Boy boy = new Boy(i);
curBoy = first = boy;
boy.next = first;
}
//
else {
Boy boy = new Boy(i);
boy.next = first;
curBoy.next = boy;
curBoy = boy;
}
}
}
public void show() {
if (first == null) {
System.out.println("环形队列为空");
return;
}
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.println(curBoy);
if (curBoy.next == first) {
break;
}
curBoy = curBoy.next;
}
}
/**
* 出圈
*
* @param startNo 表示从第几个小孩开始数数
* @param countNum 表示数几下
* @param nums 表示最初有几个小孩在圈内
*/
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
if (first == null || countNum < 1 || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("输入参数有误，请重新输入");
}
Boy helper = first;
//让helper节点成为first节点后一个节点
while (true) {
if (helper.next == first) {
break;
}
helper = helper.next;
}
//从starNo开始数数，first和helper分别移动startNo-1次（让first移动到即将出圈的节点）
for (int i = 0; i < startNo - 1; i++) {
first = first.next;
helper = helper.next;
}
//遍历出圈
while (true) {
//数数countNum下,helper和first移动countNum - 1次
for (int i = 0; i < countNum - 1; i++) {
first = first.next;
helper = helper.next;
}
//当前节点出圈
System.out.println("出圈：" + first);
first = first.next;
helper.next = first;
//当helper和first同一个节点的时候，即圈内剩下最后一个节点
if (helper == first) {
break;
}
}
System.out.println("最后一个出圈：" + first);
}
}
static class Boy {
public int no;
public Boy next;
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
@Override
public String toString() {
return "Boy{" +
"no=" + no +
'}';
}
}
}
