数据结构与算法--链表
链表(Linked List)介绍
链表是有序的列表，在内存的存储如下：
1.链表是以节点方式来存储，是**链式存储**
2.每个节点包含data域和指针域
3.链表的**各个节点不一定是连续存储**
4.链表分**带头节点**和**没有头节点的链表**，根据实际需求确定。
带头节点的单链表示意图：
带头节点的双向链表示意图：
单向列表应用实例
创建Hero对象，每个对象就是一个节点
//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;
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;
}
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}}
`
添加节点，实现增删改查
//定义SingleLinkedList
class SingleLinkedList {
//初始化头结点（不要改动）,不存放具体的数据
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
//返回头节点
public HeroNode getHead() {
return head;
}
//添加节点(不考虑序号)
public void add(HeroNode heroNode) {
HeroNode temp = head;
while (true) {
//找到链表最后
if (temp.next == null) {
break;
}
//没找到最后，则将temp后移
temp = temp.next;
}
temp.next = heroNode;
}
//显示链表
public void list() {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
System.out.println(temp);
//将next后移
temp = temp.next;
}
}}
添加节点时，根据排名添加至指定位置
如果没有这个排名，添加失败并提示，如图：（添加是节点：s->next = p->next;p->next = s）
//添加节点(根据序号插入，如果存在这个序号，则添加失败并给出提示)
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
//使用辅助变量找到添加的位置
HeroNode temp = head;
boolean flag = false; //标志添加的编号时候存在，默认为false
while (true) {
if (temp.next == null) { //此时说明temp已经在链表最后
break;
}
if (temp.next.no > heroNode.no) {
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
//找到的位置已经存在
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
}
//判断flag的值
if (flag) {
System.out.printf("准备插入的编号%d已经存在,无法加入\n", heroNode.no);
} else {
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
根据no编号修改信息
//修改节点的信息，根据no编号修改
public void update(HeroNode newHeroNode) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
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) {
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag) {
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickname = newHeroNode.nickname;
} else {
System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点，无法修改\n", newHeroNode.no);
}
}
**根据no编号删除信息
/*
须要一个temp辅助节点知道待删除节点的前一个节点
*/
public void del(int no) {
HeroNode temp = head;
boolean flag = false; //标志是否找到带删除的节点
while (true) {
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 = temp.next;
}
if (flag) {
temp.next = temp.next.next;
} else {
System.out.printf("未找到要删除的 %d 节点\n", no);
}
}
修改和删除时一定要先判断temp.next不为空，否则会出现异常！！！
测试
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
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");
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//singleLinkedList.add(hero1);
//singleLinkedList.add(hero2);
//singleLinkedList.add(hero3);
//singleLinkedList.add(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.list();
//测试修改节点
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表~~");
singleLinkedList.list();
//删除节点
//singleLinkedList.del(1);
//System.out.println("删除后的链表~~");
//singleLinkedList.list();
面试题
1.获取单向链表节点的有效个数(如果是带头结点的链表则不统计头节点)
//方法：获取到单链表的节点个数（如果带头节点，不需要统计）
public static int getLength(HeroNode head) {
if (head.next == null) { //空链表
return 0;
}
int length = 0;
HeroNode cur = head.next;
while (cur != null) {
length++;
cur = cur.next;
}
return length;
}
//求单链表中的有效节点的个数
System.out.println("有效节点个数："+getLength(singleLinkedList.getHead()));
2.查找单向链表中的倒数第k个节点
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size = getLength
4.得到size后，从链表的**第一个非头节点**开始遍历（size-index）个
5.找到就返回该节点，否则返回null
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head,int index){
if (head.next == null){
return null;
}
//第一次遍历得到链表的长度
int size = getLength(head);
//第二次遍历 k = size-index
if (index <= 0|| index > size){
return null;
}
HeroNode cur = head.next;
for (int i = 0; i < size - index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
//得到倒数第k个节点
HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),1);
System.out.println("res= "+res);
3.实现单链表的反转（头插法）
思路：
1.先定义一个节点reverserHead = newHeroNOde();
2.从头到尾宾利原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表reverseHead的最前端
3.原来的链表的head.next = reverseHead.next;
//将单链表反转
public static void reverseList(HeroNode head){
if (head.next == null || head.next == null){
return;
}
HeroNode cur = head.next;
HeroNode next = null; //指向当前节点的下一个节点
HeroNode reverseHead = new HeroNode(0,"","");
//遍历原来的节点，每遍历一个节点就将其取出，放在新链表reverseHead的最前端
while (cur != null){
next = cur.next; //暂时保存当前节点的下一个节点
cur.next = reverseHead.next; //将cur的下一个节点指向新得链表的头节点
reverseHead.next = cur; //将cur连接到新链表上
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;
}
//实现单链表的反转
System.out.println("反转前的单链表： ");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转后的单链表： ");
reverseList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
4.逆序打印单链表
思路：
1.方式1：先将单链表反转，在进行遍历；但这样会破坏原来单链表的结构
2.方式2：**使用栈，将各个节点压入栈，利用栈的“先进后出”原则，实现逆序打印
//逆序打印链表
public static void reversePrint(HeroNode head){
if (head.next == null){
return;
}
//创建一个栈，将各个节点压入
Stack<HeroNode> stack = new Stack<>();
HeroNode cur = head.next;
//将链表的所有节点压入
while (cur != null){
stack.push(cur);
cur = cur.next;
}
while (stack.size() > 0){
System.out.println(stack.pop());
}
}
//逆序打印单链表
System.out.println("逆序打印单链表~~");
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
单向链表的缺点分析：
1.单向链表查找方向只能是一个方向，双向链表可以向前过向后查找
2.单向链表**不能自我删除**，须要使用辅助节点，而双向链表可以自我删除
双向链表
分析双向链表的遍历，添加，修改，删除的操作思路：
1.遍历方法，可以向前也可以向后
2.添加(默认添加在双向链表的最后)：
*先找到双向链表的最后这个机电
*temp.next = newHeroNode
*newHeroNode.pre = temp
3.修改和单向链表一样
4.删除
*可以实现自我删除某个节点
*直接找到要删除的这个节点
*temp.pre.next = temp.next
*temp.next.pre = temp.pre
代码实现：
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
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");
HeroNode2 hero5 = new HeroNode2(5, "公孙胜", "入云龙");
DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
//doubleLinkedList.add(hero4);
//doubleLinkedList.add(hero2);
//doubleLinkedList.add(hero1);
//doubleLinkedList.add(hero3);
//doubleLinkedList.list();
//修改
/*HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
doubleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的双向链表： ");
doubleLinkedList.list();*/
/*
//删除
doubleLinkedList.del(3);
System.out.println("删除后的链表： ");
doubleLinkedList.list();
*/
//按顺序插入
doubleLinkedList.addByOrder(hero4);
doubleLinkedList.addByOrder(hero2);
doubleLinkedList.addByOrder(hero5);
doubleLinkedList.addByOrder(hero1);
doubleLinkedList.addByOrder(hero3);
doubleLinkedList.list();
}}
//创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
//返回头节点
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
//遍历双向链表
//显示链表
public void list() {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next;
while (true) {
//判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
System.out.println(temp);
//将next后移
temp = temp.next;
}
}
//添加节点至双向链表的最后
public void add(HeroNode2 heroNode) {
HeroNode2 temp = head;
while (true) {
//找到链表最后
if (temp.next == null) {
break;
}
//没找到最后，则将temp后移
temp = temp.next;
}
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
//添加节点(根据序号插入，如果存在这个序号，则添加失败并给出提示)
public void addByOrder(HeroNode2 heroNode) {
//使用辅助变量找到添加的位置
HeroNode2 temp = head;
boolean flag = false; //标志添加的编号时候存在，默认为false
while (true) {
if (temp.next == null) { //此时说明temp已经在链表最后
break;
}
if (temp.next.no > heroNode.no) {
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
//找到的位置已经存在
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
}
//判断flag的值
if (flag) {
System.out.printf("准备插入的编号%d已经存在,无法加入\n", heroNode.no);
} else {
heroNode.next = temp.next;
//heroNode.next.pre = heroNode;
heroNode.pre = temp;
temp.next = heroNode;
}
}
//修改
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空！");
return;
}
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) {
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag) {
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickname = newHeroNode.nickname;
} else {
System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点，无法修改\n", newHeroNode.no);
}
}
//删除(双向链表可以直接找到要删除的节点进行自我删除)
public void del(int no) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空，无法删除！");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false; //标志是否找到带删除的节点
while (true) {
if (temp == null) {
break;
}
if (temp.no == no) {
//找到待删除节点的前一个节点
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag) {
temp.pre.next = temp.next;
//如果是最后一个节点，就不用执行，。否则出现空指针异常
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
} else {
System.out.printf("未找到要删除的 %d 节点\n", no);
}
}}
class HeroNode2 {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode2 next; //指向下一个节点
public HeroNode2 pre; //指向前一个节点
//构造器
public HeroNode2(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 + '\'' +
'}';
}}
