java算法--链表
虽然这个文章看着很多,但是大多是对于细节的讲解,如果想要快速了解,可以直接观看末尾代码.上面的代码内容都是来自于文章末尾的代码.
很重要的算法，也是比较简单的算法。
但是在java中，因为不存在c和c++中指针这个东西.
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。 相比于线性表顺序结构，操作复杂。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。
java中的指针都是靠其他方式模拟的.比如之前的队列指针是依靠数组下标代替的.
在链表中,java也采用了一种独特的方式来解决这个问题.
以下是链表结构:
class HeroNode{
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode next;//指向下一个节点
}
这个代码本身就是一道题,名字起的有点奇怪~~~.
第2,3,4行比较好理解,就是链表中所保存的数据.
第五行复杂一些.
我们发现其中第5行有一个
public HeroNode next;//指向下一个节点
这里面实际上存储的是下一个节点的引用.
在C中,指针储存的是下一个地址,只不过在java中并不能直接操作地址,只能操作引用.所以将下一个位置的引用直接给next,要想找到下一个节点就直接调用这个next就知道了.
没错,实际上这个节点中的next值包含着下一个节点.
实际上你可以这么理解:
(实际上如果你在idea中debug的话,应该也是如此.)
因为java中操作的都是引用,实际上并不耗费太多空间
既然知道了这点,我们可以写构造函数了
//构造器
public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
//这个要传入的值主要是这个链表节点的val.
为了能让节点被打印出来,我们也要写一个toString办法
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
//为了显示方法，我们重新toString
就这样我们已经将我们的节点定义完毕.
之后就要写节点的功能了.
第一步就是初始化头节点,以及获取头节点的功能.
这个功能还是很用用处的.可以直接找到链表的开头,省去还要保存头节点的麻烦.
在leetcode里面你会遇见这种问题.
/初始化一個頭結點
private HeroNode head=new HeroNode(0,"","");
//返回头节点
public HeroNode getHead() {
return head;
}
这个步骤完成就该制作添加方式了
就是这个步骤.
要明确一下,这个并不是在链表中间插入节点而是在链表的最后加入节点.
也就说只需要遍历整个链表,到尾部位置.
ADD
/添加節點到單項列表
//思路当不考虑编号顺序时
//1.找到当前链表的最后的节点
//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的遍历temp
HeroNode temp=head;
//遍历链表找到最后
while (true){
//找到链表的最后了
if (temp.next==null){
//
break;
}
temp=temp.next;
//如果没有找到最后
}
temp.next=heroNode;
}
ADDBYORDER
这种方式是按顺序加入到链表中.
采用的方式.jpg)
temp指针用来寻找需要插入的位置.
找到之后将node1的next指针指向要插入的节点node2(将node2的引用存入node1的next种),将node2的next指向节点node3(将node3的引用存到节点node2的next中)
概念比较简单.
代码里面有解释的,分开说恐怕会说乱.
//第二种方式添加英雄时,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,因为我们找到的temp时位于添加位置的前一个节点,否则加插入不了.
HeroNode temp=head;
boolean flag=false;//添加的编号是否存在,默认为false
//这个循环就是找位置,并不是找到位置直接插入,这也是为什么break,找到位置就跳出
while(true){
if(temp.next==null){
//说明temp已经到了链表的最后了
break;
}
if(temp.next.no>heroNode.no){
//位置找到,就到temp的后面插入.因为要按顺序插入,所以找到第一个比要插入节点大的节点.
break;
}else if(temp.next.no==heroNode.no){
flag=true;
break;
}
temp=temp.next;
}
//判断falg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{
heroNode.next=temp.next;//将加入节点的指针指向下一个节点(temp.next是一个值,表示temp下一个节点)
temp.next=heroNode;//(temp.next在这里是一个指针)
}
}
删除节点
删除节点思路其实比较简单就是让temp辅助节点找到想要删除的位置的前一个位置.
temp.next.no==no
找到之后将temp的(要删除目标前一个的)next指向要删除目标的next(要删除目标的下一个).
即:
temp.next=temp.next.next;
这里插一嘴:
在链表中移动依靠的是不断的将链表的next赋给自己.
temp=temp.next;//temp后移,遍历
就像之前说到的一样,因为next存的是引用.所以在每个next中都包含着下一个链表节点的地址,于是就可以不断地调用,直到链表的最后.
LIST()
显示链表中所有的元素.
这个依靠的就是上面讲得移动方法.
public void list(){
//先判断链表是否为空
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;
}
//输出节点信息(因为已经重写节点的toString了)
System.out.println(temp);
//将temp向后移,
temp=temp.next;
}
}
}
以上就是全部内容
下面放上完整代码
package linkdelist;
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
//创建一个链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// singleLinkedList.add(heroNode1);
// singleLinkedList.add(heroNode2);
// singleLinkedList.add(heroNode3);
// singleLinkedList.add(heroNode4);
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(heroNode1);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode4);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode2);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
//显示一把
singleLinkedList.list();
//测试修改节点的代码
HeroNode newheroNode = new HeroNode(2, "小路", "小尾巴");
singleLinkedList.update(newheroNode);
System.out.println("修改后链表");
singleLinkedList.list();
//删除一个节点
System.out.println("删除一个");
singleLinkedList.del(4);
singleLinkedList.list();
System.out.println();
System.out.println(getLength(singleLinkedList.getHead()));//2
//测试一下看看是否得到了倒数第k个节点
HeroNode res=findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),2);
System.out.println(res);
}
//方法:获取到单链表的节点的个数(如果是带头节点的链表,需求不统计头节点)
/**
*heronode链表的头节点
* 返回有效节点的个数.
*/
public static int getLength(HeroNode heroNode){
if (heroNode.next==null){
return 0;
}
int length=0;
//定义一个辅助变量,这里我们没有统计头节点
HeroNode cur=heroNode.next;
while(cur!=null){
length++;
cur=cur.next;
}
return length;
}
//查找单链表中的倒数第k个节点[新浪面试题]
//思路
//1.编写一个方法接受head节点,同时接受一个index
//2.inidex表示的是倒数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,从链表的第一个开始遍历,(size-index个),就可以得到了
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head,int index){
//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
int size=getLength(head);
//第二次遍历,size-index位置,这就是我们倒数的第k个节点
//先做一个index的校验
if(index<=0||index>size){
return null;
}
//定义一个辅助变量,for循环定位到倒数的index
HeroNode cur=head.next;
for(int i=0;i<size-index;i++){
cur=cur.next;
}
return cur;
}
}
//定义SingleLinkedList管理我們的英雄
class SingleLinkedList{
//初始化一個頭結點
private HeroNode head=new HeroNode(0,"","");
//返回头节点
public HeroNode getHead() {
return head;
}
//添加節點到單項列表
//思路当不考虑编号顺序时
//1.找到当前链表的最后的节点
//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的遍历temp
HeroNode temp=head;
//遍历链表找到最后
while (true){
//找到链表的最后了
if (temp.next==null){
//
break;
}
temp=temp.next;
//如果没有找到最后
}
temp.next=heroNode;
}
//第二种方式添加英雄时,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,因为我们找到的temp时位于添加位置的前一个节点,否则加插入不了.
HeroNode temp=head;
boolean flag=false;//添加的编号是否存在,默认为false
//这个循环就是找位置,并不是找到位置直接插入,这也是为什么break,找到位置就跳出
while(true){
if(temp.next==null){
//说明temp已经到了链表的最后了
break;
}
if(temp.next.no>heroNode.no){
//位置找到,就到temp的后面插入.因为要按顺序插入,所以找到第一个比要插入节点大的节点.
break;
}else if(temp.next.no==heroNode.no){
flag=true;
break;
}
temp=temp.next;
}
//判断falg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{
heroNode.next=temp.next;//将加入节点的指针指向下一个节点(temp.next是一个值,表示temp下一个节点)
temp.next=heroNode;//(temp.next在这里是一个指针)
}
}
//修改节点的信息,根据编号来修改,既no编号不能改
//说明
//1.根据newHeroNode的no来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode){
if (head.next==null){
System.out.println("链表为空");
return;
}
//找到需要的节点,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;//到链表的遍历完毕了.
}
if(temp.no==newHeroNode.no){
//找到了
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("没有找到编号等于%d的节点\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;//标识是否找到待删除节点的
while(true){
if(temp.next==null){
//已经到了链表的最后
break;
}
if (temp.next.no==no){
//找到了待删除节点的前一个结点temp
flag=true;
break;
}
temp=temp.next;//temp后移,遍历
}
//判断flag
if(flag){
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
public void list(){
//先判断链表是否为空
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;
}
//输出节点信息(因为已经重写节点的toString了)
System.out.println(temp);
//将temp向后移,
temp=temp.next;
}
}
}
//定义一个heronode（链表节点），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 + '\'' +
'}';
}
//为了显示方法，我们重新toString
}
