数据结构之链表

1.链表介绍

链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下：

小结上图：

1. 链表是以节点的方式来存储,是链式存储
2. 每个节点包含data域，next域:指向下一个节点.
3. 如图:发现链表的各个节点不一定是连续存储.
4. 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

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

1)第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部

2)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)

3)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.

4)删除节点

package com.yt.link;

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试单链表的添加方法
        //创建英雄节点
        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");
        SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();
        list.add(hero1);
        list.add(hero2);
        list.add(hero3);
        list.add(hero4);

        list.list();

        //测试删除方法
        System.out.println("测试删除方法");
        list.delete(3);
        list.list();

        //测试更新方法
        System.out.println("测试更新方法");
        HeroNode node = new HeroNode(5, "小卢", "玉麒麟");
        list.update(node);
        list.list();

        //测试按序号插入方法
        System.out.println("测试按序号插入序号");
        HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3, "武松", "行者");
        list.addByOrder(heroNode3);
        list.list();

    }
}

//2.创建单链表,便于进行管理
class SingleLinkedList{
    //先初始化一个头结点，头结点不动，也不存放具体的数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");

    //添加节点到单链表
    //思路，当不考虑编号顺序时
    //1.先找到当前链表的最后节点
    //2.将新的节点增加到链表的最后
    public void add(HeroNode heroNode){
        //因为head节点不能动，所以需要一个临时辅助变量temp
        HeroNode temp = head;
        //循环查找
        while (true){
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            //不是最后一个节点，就一直遍历
            temp = temp.next;
        }
        //遍历到最后一个节点，将最后一个节点指向新加入的节点
        temp.next = heroNode;
    }

    //第二种方式添加英雄，根据排名将英雄插入到指定的位置
    //如果有这个排名，则添加失败，给出提示信息
    public void addByOrder(HeroNode heroNode){
        //创建临时变量，遍历到要插入位置的前一个节点
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;
        while (true){
            if (temp.next == null){
                //已经遍历到链表的最后
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no){//位置已经找到
                break;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no){
                //说明希望添加的节点已经存在
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;//往后遍历
        }
        if (flag){
            System.out.printf("准备插入的英雄编号 %d 已经存在了",heroNode.no);
        } else {
            //插到链表中，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
    public void update(HeroNode heroNode){
        //判断是否为空
        if (head.next == null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //根据no节点，找到需要修改的节点
        //定义辅助变量temp
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false;//表示是否找到该节点，默认找不到
        while (true){
            if (temp == null){//遍历到最后都没有匹配
                break;//退出循环
            }
            if (temp.no == heroNode.no){
                //找到符合要求的节点
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;//往下一个节点遍历
        }
        if (flag){
            temp.name = heroNode.name;
            temp.nickName = heroNode.nickName;
        } else {
            System.out.printf("没有找到 %d 的节点，不能修改\n",heroNode.no);
        }
    }

    //删除节点的方法
    //1.创建辅助变量temp来帮助遍历
    //2.说明：比较到序号no相同就认为是两个相同的英雄，直接删除
    public void delete(int no){
        HeroNode temp = head;

        //标识表示是否找到待删除的节点
        boolean flag = false;//默认表示没有删除的节点

        while (true){
            if (temp.next == null){
                //链表已经到达最后，说明没有找到要删除的节点
                break;
            }
            //找到要删除的节点
            if (temp.next.no == no){
                flag = true;//修改标识位
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (flag){
            temp.next = temp.next.next;
        } else {
            System.out.printf("要删除的%d节点不存在\n",no);
        }

    }

    //遍历单链表的方法
    public void list(){
        //判断链表是否为空
        if (head.next == null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
//        HeroNode temp = head;//这样会遍历出头结点，但是头结点没有数据，不合逻辑
        HeroNode temp = head.next;
        while (true){
            //判断是否到链表的最后
            if (temp == null){//注意：这里不是temp.next
                break;
            }
            //当前节点不为null，输出当前节点
            System.out.println(temp);
            //往后移一个节点
            temp = temp.next;
        }
    }

}

//1.创建节点
class HeroNode{
    public int no;
    public String name;
    public String nickName;//英雄的绰号
    public HeroNode next;//指向下一个节点的指针，默认为null

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

    //为了显示方法，重写toString方法
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickName='" + nickName + '\'' +
                '}';
    }
}

3.习题1-单链表个数

求单链表的个数

//计算链表中有几个节点
public int getLength(HeroNode head){
    int count = 0;
    HeroNode temp = head;
    if (temp.next == null){
        return 0;
    }
    while (temp.next != null){
        count++;
        temp = temp.next;
    }
    return count;
}

4.习题2-倒数第k个位置

查找单链表中倒数第k个结点

思路：

1. 先计算出总共有多少个结点，即结点个数count
2. 倒数第一个就是count - 0的位置
3. 倒数第二个结点就是count-1的位置
4. 倒数第count个结点就是第一个结点，也就是count-（count-1）的位置

//计算链表中有几个节点
public int getLength(HeroNode head){
    int count = 0;
    HeroNode temp = head;
    if (temp.next == null){
        return 0;
    }
    while (temp.next != null){
        count++;
        temp = temp.next;
    }
    return count;
}

//计算倒数第k个结点的信息
//head为要传入的单链表的头结点，k表示要查找的位置
public HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int k){
    //先计算出单链表的总长度
    int size = getLength(head);
    //处理特殊情况
    if (k <= 0 || k > size){
        return null;
    }
    //设置临时变量
    HeroNode res = head.next;
    for (int i = 0; i < size - k; i++) {
        res = res.next;
    }
    return res;
}

5.单链表的反转

注意看代码注释

public static void reverseList(HeroNode headNode){

    //只有头结点或者只有一个结点时不要反转
    if (headNode.next==null || headNode.next.next==null){
        return;
    }
    HeroNode cur = headNode.next;//用于遍历原链表
    HeroNode temp = null;//用于保存原链表节点的下一个节点temp=temp.next
    HeroNode newHead = new HeroNode(0,"","");//用于指向新链表的第一个结点,临时的
    //遍历原链表
    while (cur != null){
        temp = cur.next;//将原链表的下一个结点先保存
        cur.next = newHead.next;//注意，将要插入新链表的结点先指向新链表的最前面,(总是这一句写错)
        newHead.next = cur;//将原链表中截取下来的结点连接到新链表
        cur = temp;//将cur再指向原链表
    }
    headNode.next = newHead.next;//将原配的头结点还原
}

6.从尾到头打印单链表

方式一：将单链表反转，但是这会破坏原来链表的结构，不推荐

方式二：使用栈Stack方式

先测试栈Stack的使用

package com.yt.link;

import java.util.Stack;

public class TestStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        //入栈
        stack.push("jack");
        stack.push("tom");
        stack.push("smith");

        //出栈
//        System.out.println(stack.pop());
        while (stack.size() > 0) {
            System.out.println(stack.pop());
        }
    }
}

public static void reversePrint(HeroNode headNode){
    if (headNode.next == null){
        return;
    }
    Stack<HeroNode> heroNodesStack = new Stack<>();
    HeroNode temp = headNode.next;//用于遍历链表

    while (temp != null){
        heroNodesStack.push(temp);
        temp = temp.next;
    }

    while (heroNodesStack.size() > 0){
        System.out.println(heroNodesStack.pop());
    }
}