第 4 章 链表
第 4 章 链表
1、链表(Linked List)介绍
1.1、内存结构
-
内存上来看：链表存储空间不连续（不像数组）
1.2、逻辑结构
- 逻辑上来看：链表属于线性结构
1.3、链表特点
- 链表是以节点的方式来存储，是链式存储
- data 域存放数据，next 域指向下一个节点
- 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、链表应用场景
2.1、水浒英雄榜
- 使用带 head 头的单向链表实现【水浒英雄排行榜管理】
2.2、链表节点定义
- no ：英雄编号
- name ：英雄名字
- nickName ：英雄昵称
- next ：指向下一个 HeroNode 节点
//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 + "]";
}
}
2.3、链表定义
- DummyHead ：头结点不存放数据，仅仅作为当前链表的入口
- head 字段的值不能改变，一旦改变，就丢失了整个链表的入口，我们也就无法通过 head 找到链表了
//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, "", "");
// 返回头节点
public HeroNode getHead() {
return head;
}
// ....
2.4、遍历链表
2.4.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 何时遍历完成？temp == null 表明当前节点为 null ，即表示已到链表末尾
- 如何遍历？temp = temp.next ，每次输出当前节点信息之后，temp 指针后移
2.4.2、代码实现
- 遍历链表
// 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;
}
}
2.5、尾部插入
2.5.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 如何在链表末尾插入节点？
- 首先需要遍历链表，找到链表最后一个节点，当 temp.next == null时，temp 节点指向链表最后一个节点
- 然后在 temp 节点之后插入节点即可：temp.next = heroNode
2.5.2、代码实现
- 在链表尾部插入节点
// 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;
}
- 测试代码
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(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
singleLinkedList.list();
}
- 程序运行结果
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
2.6、按顺序插入
2.6.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 应该如何执行插入？（待插入节点为 heroNode）
- 首先需要遍历链表，找到链表中编号值比 heroNode.no 大的节点，暂且叫它 biggerNode ，然后把 heroNode 插入到 biggerNode 之前即可
- 怎么找 biggerNode ？当 temp.next.no > heroNode.no 时，这时 temp.next 节点就是 biggerNode 节点。
- 为什么是 temp.next 节点？只有找到 temp 节点和 temp.next（biggerNode ）节点，才能在 temp 节点和 temp.next 节点之间插入 heroNode 节点
- 怎么插入？
- heroNode .next = temp.next;
- temp.next = heroNode;
2.6.2、代码实现
- 按照英雄排名的顺序进行插入
// 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;
}
}
- 测试代码
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();
}
- 程序运行结果
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
2.7、修改节点信息
2.7.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 如何找到指定节点？temp.no = newHeroNode.no
2.7.2、代码实现
- 修改指定节点信息
// 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);
}
}
- 测试代码
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();
// 加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试修改节点的代码
HeroNode newHeroNode=new HeroNode(2,"小卢","玉麒麟~~");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
singleLinkedList.list();
}
- 程序运行结果
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=玉麒麟~~]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
2.8、删除节点
2.8.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 如何找到待删除的节点？遍历链表，当 temp.next == no 时，temp.next 节点就是待删除的节点
- 如何删除？temp = temp.next.next 即可删除 temp.next 节点，该节点没有引用指向它，会被垃圾回收机制回收
2.8.2、代码实现
- 删除指定节点
// 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);
}
}
- 测试代码
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(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
// 删除节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.del(4);
singleLinkedList.list();
}
- 程序运行结果
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
2.9、总结
- 遍历链表，执行操作时，判断条件有时候是 temp ，有时候是 temp.next ，Why？
- 对于插入、删除节点来说，需要知道当前待操作的节点（heroNode）前一个节点的地址（指针），如果直接定位至当前待操作的节点 heroNode ，那没得玩。。。因为不知道heroNode
前一个节点的地址，无法进行插入、删除操作，所以 while 循环中的条件使用 temp.next 进行判断 - 对于更新、遍历操作来说，我需要的仅仅就只是当前节点的信息，所以 while 循环中的条件使用 temp进行判断
- 对于插入、删除节点来说，需要知道当前待操作的节点（heroNode）前一个节点的地址（指针），如果直接定位至当前待操作的节点 heroNode ，那没得玩。。。因为不知道heroNode
- 头结点与首节点
- 参考资料：https://blog.csdn.net/WYpersist/article/details/80288056
- 头结点是为了操作的统一与方便而设立的，放在第一个元素结点之前，其数据域一般无意义（当然有些情况下也可存放链表的长度、用做监视哨等等）。
- 首元结点也就是第一个元素的结点，它是头结点后边的第一个结点。
3、单链表面试题
3.1、求单链表中有效节点的个数
3.1.1、代码思路
- 求单链表中有效节点的个数：遍历即可
3.1.2、代码实现
- 求单链表中有效节点的个数
// 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;
}
- 测试代码
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(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
singleLinkedList.list();
// 测试一下 求单链表中有效节点的个数
System.out.println("有效的节点个数=" + getLength(singleLinkedList.getHead()));// 2
}
- 程序运行结果
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
有效的节点个数=4
3.2、查找单链表中的倒数第 k 个结点
3.2.1、代码思路
- 查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
- 首先，获取整个链表中元素的个数 size
- 在使用 for 循环定位至倒数第 index（形参） 个节点，返回即可
- for 循环的条件应如何确定？for (int i = 0; i < x; i++) 中 x 的值应是多少？我们需要定位至倒数第 index 个节点，在 for 循环之前，我们已经定位置首节点，还需再走 (size -
index ) 步，定位至倒数第 index 个节点 - 举例说明：链表中一共有 4 个元素，想要定位至倒数第 2 个节点，那么需要在首节点之后走两步，到达倒数第 2 个节点
3.2.2、代码实现
- 查找单链表中的倒数第k个结点
// 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;
}
- 测试代码
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(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
singleLinkedList.list();
// 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=" + res);
}
- 程序运行结果
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
res=HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
3.3、单链表的反转
3.3.1、代码思路
- 单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】
- 定义一个新的头结点 reverseHead ，一点一点将链表反转后，再串起来
- 怎么个串法？
- 在原链表中每读取一个节点（cur），先保存其下一个节点的地址（next），然后将 cur 节点放在新链表的最前面
- 然后执行遍历：cur = next ，即指针后移
- 遍历完成后，新链表即是反转后的链表
- 如何将 cur 节点插入在新链表的最前面
- cur.next = reverseHead.next;
- reverseHead.next = cur;
- while 循环终止条件？ cur == null ：已遍历至链表尾部
- 单链表的翻转可以参考我的这篇博文：https://blog.csdn.net/oneby1314/article/details/107577923
3.3.2、代码实现
- 单链表的反转
// 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;
}
- 测试代码
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(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况~~");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转单链表~~");
reversetList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
}
- 程序运行结果
原来链表的情况~~
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
反转单链表~~
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
3.4、单链表的反转（我的代码）
3.4.1、代码思路
- 单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】
- 原链表为 cur 指向 next ，反转链表不就是把 next 指向 cur 吗？
- 由于 next 指向 cur 时，next 将丢失其下一节点的地址，所以需要先将 nnext 保存起来
- next ==null 时链表已经反转完毕，最后将头结点指向 cur 节点即可
3.4.2、代码实现
- 单链表的反转
// 将单链表反转
public static void myReversetList(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;
}
// 当前节点
HeroNode cur=head.next;
// 下一节点
HeroNode next=cur.next;
// 首节点反转后为尾节点，需指向 null
cur.next=null;
// next == null 时，链表已经反转完毕
while(next!=null){
// 记录 next 的后一节点
HeroNode nnext=next.next;
// 反转链表
next.next=cur;
// 指针后移
cur=next;
next=nnext;
}
// 最后加上首节点
head.next=cur;
}
- 测试代码
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(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况~~");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转单链表~~");
reversetList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
}
- 程序运行结果
原来链表的情况~~
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
反转单链表~~
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
12345678910
3.5、从尾到头打印单链表
3.5.1、栈的基本使用
- 测试代码
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
}
}
12345678910111213
- 程序运行结果
smith
tom
jack
3.5.2、代码思路
- 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】
- 方式一：先将单链表进行反转操作，然后再遍历输出，问题：破坏原链表结构，不可取
- 方式二：遍历链表，去除节点压入栈中，利用栈先进后出的特点，实现逆序打印
3.5.3、代码实现
- 从尾到头打印单链表
// 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
}
}
- 测试代码
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(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
System.out.println("原来链表的情况~~");
singleLinkedList.list();
System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
}
- 程序运行结果
原来链表的情况~~
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
3.6、合并两个有序的单链表
3.6.1、代码思路
- 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】
3.6.2、代码实现
- 合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序
- 具体讲解见我的一篇博客：https://blog.csdn.net/oneby1314/article/details/107590876
3.7、单向链表所有代码
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);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况~~");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转单链表~~");
reversetList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
//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();
//测试一下 求单链表中有效节点的个数
System.out.println("有效的节点个数=" + 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(), 3);
System.out.println("res=" + res);
}
// 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
}
}
// 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;
}
// 将单链表反转
public static void myReversetList(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;
}
// 当前节点
HeroNode cur = head.next;
// 下一节点
HeroNode next = cur.next;
// 首节点反转后为尾节点，需指向 null
cur.next = null;
// next == null 时，链表已经反转完毕
while (next != null) {
// 记录 next 的后一节点
HeroNode nnext = next.next;
// 反转链表
next.next = cur;
// 指针后移
cur = next;
next = nnext;
}
// 最后加上头结点
head.next = cur;
}
// 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;
}
// 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;
}
}
//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, "", "");
// 返回头节点
public HeroNode getHead() {
return head;
}
// 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 + "]";
}
}
4、双向链表
4.1、与单向链表的比较
- 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)
4.2、链表节点定义
- 在单向链表节点的基础上，增加 pre ，用于指向前一个节点
// 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, 默认为null
public HeroNode pre; // 指向前一个节点, 默认为null
// 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 + "]";
}
}
4.3、链表定义
- 定义整个链表的头结点，作为链表的入口
// 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 HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
// 返回头节点
public HeroNode getHead() {
return head;
}
// ...
}
4.4、链表遍历
4.4.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点 ，用于遍历链表
- 何时停止 while 循环？temp == null ：已经遍历至链表尾部
4.4.2、代码实现
// 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
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;
}
}
4.5、尾部插入
4.5.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 何时停止 while 循环？temp.next == null ：temp 节点已经是链表最后一个节点，在 temp 节点之后插入 heroNode 节点即可
- 如何插入？
- temp.next 指向新的尾节点 heroNode ：temp.next = heroNode;
- heroNode .pre 指向旧的尾节点 temp ：heroNode.pre = temp;
4.5.2、代码实现
- 在链表尾部插入节点
// 添加一个节点到双向链表的最后.
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
// 形成一个双向链表
temp.next=heroNode;
heroNode.pre=temp;
}
4.6、按顺序插入
4.6.1、代码思路
-
定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
-
我们将 heroNode 节点插入到 temp 节点之后还是 temp 节点之前？
- 如果插入到 temp 节点之后：
- 判断条件：temp.next.no > heroNode.no ，即 temp 的下一个节点的值比 heroNode 节点的值大，所以需要将 heroNode 插入到 temp 节点之后
- while 循环终止条件：
- temp.next == null ：temp 节点已经是链表的尾节点
- temp.next.no > heroNode.no ：heroNode 节点的值介于 temp 节点的值和 temp 下一个节点的值之间
- temp.next.no == heroNode.no ：heroNode 节点的值等于 temp 下一个节点的值，不能进行插入
- 如果插入到 temp 节点之前：
- 判断条件：temp.no > heroNode.no ，即 temp 节点的值比 heroNode 节点的值大，所以需要将 heroNode 插入到 temp 节点之前
- 存在的问题：如果需要在链表尾部插入 heroNode 节点，即需要在 null 节点之前插入 heroNode 节点，定位至 null 节点将丢失其前一个节点的信息
（除非使用一个变量保存起来），所以跳出循环的判断条件为：temp.next == null - 所以我们选取：【插入到 temp 节点之后】方案
- 如果插入到 temp 节点之后：
4.6.2、代码实现
- 代码
// 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
// 目标：在 temp 的后面插入节点
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 指向 temp 节点的下一个节点
heroNode.next=temp.next;
if(temp.next!=null){
temp.next.pre=heroNode;
}
// temp 节点指向 heroNode 节点
temp.next=heroNode;
heroNode.pre=temp;
}
}
4.7、修改节点信息
4.7.1、代码思路
- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 如何找到指定节点？temp.no == no
4.7.2、代码实现
- 修改指定节点的信息
// 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(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);
}
}
4.8、删除节点
4.8.1、代码思路
-
定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
-
while 循环的终止条件？由于 temp 节点就是待删除节点，所以终止条件是：temp == null
-
为何双向链表，可以实现自我删除？定位至待删除的节点 temp ，由于temp 节点有其前一个节点和后一个节点的信息，所以可实现自我删除
-
如何删除？
-
temp 的前一个节点的 next 域指向 temp 的后一个节点：temp.pre.next = temp.next;
-
temp 的后一个节点的 pre 域指向 temp 的前一个节点：
temp.next.pre = temp.pre;
- 有个地方需要注意，如果 temp 已经是链表尾节点，temp 已经没有下一个节点
- 这时只需要将 temp 的前一个节点的 next 指向 null 即可
- 所以 temp.next.pre = temp.pre; 执行的前提条件是 temp.next != null
-
4.8.2、代码实现
- 删除指定节点
// 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;
}
HeroNode 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);
}
}
4.9、双向链表测试
4.9.1、测试代码
public static void main(String[]args){
// 测试
System.out.println("双向链表的测试");
// 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(5,"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();
// 测试按需插入
doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(4,"Heygo","Heygogo"));
doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(6,"Oneby","Onebyone"));
System.out.println("按顺序插入后的情况");
doubleLinkedList.list();
// 修改
HeroNode newHeroNode=new HeroNode(5,"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();
}
4.9.2、程序运行结果
双向链表的测试
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=5, name=林冲, nickname=豹子头]
按顺序插入后的情况
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=Heygo, nickname=Heygogo]
HeroNode [no=5, name=林冲, nickname=豹子头]
HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]
修改后的链表情况
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=Heygo, nickname=Heygogo]
HeroNode [no=5, name=公孙胜, nickname=入云龙]
HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]
删除后的链表情况~~
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=4, name=Heygo, nickname=Heygogo]
HeroNode [no=5, name=公孙胜, nickname=入云龙]
HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]
4.10、双向链表所有代码
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
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(5, "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();
// 测试按需插入
doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(0, "Kobe", "BlackMamba"));
doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(4, "Heygo", "Heygogo"));
doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(6, "Oneby", "Onebyone"));
System.out.println("按顺序插入后的情况");
doubleLinkedList.list();
// 修改
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(5, "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 HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
// 返回头节点
public HeroNode 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
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;
}
}
// 添加一个节点到双向链表的最后.
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
// 形成一个双向链表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
// 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
// 目标：在 temp 的后面插入节点
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 指向 temp 节点的下一个节点
heroNode.next = temp.next;
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = heroNode;
}
// temp 节点指向 heroNode 节点
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(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);
}
}
// 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;
}
HeroNode 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, 默认为null
public HeroNode pre; // 指向前一个节点, 默认为null
// 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 + "]";
}
}
4.11、总结
- 辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 如果定位至当前节点会丢失前一个节点的信息，那么我们只能定位至待操作节点的前一个节点：使用 temp.next 进行条件判断
5、单向环形链表
5.1、单向环形链表应用场景
- 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。
5.2、单向环形链表图解
5.3、Josephu 问题
- 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。
5.4、环形链表的构建与遍历
5.4.1、Boy 节点的定义
- Boy 节点就是个普普通通的单向链表节点
// 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;
}
}
5.4.2、单向循环链表的定义
- first 节点为单向循环链表的首节点，是真实存放数据的节点，不是头结点
// 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;
// ...
}
5.4.3、构建单向循环链表
1、代码思路
- 长度为 1 的情况：
- 新创建的 boy 节点即是首节点：first = boy;
- 自封闭（自己构成环形链表）：first.setNext(first);
- 此时 first 节点既是首节点，也是尾节点，辅助指针也指向 first ：curBoy = first;
- 长度不为 1 的情况：
- 将 boy 节点添加至环形链表的最后：curBoy.setNext(boy); ，curBoy 节点永远是环形链表的尾节点
- 构成环形链表（最）：boy.setNext(first);
- 辅助指针后移，指向环形链表的尾节点：curBoy = boy;
2、代码实现
// 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; // 初始化 first 节点
first.setNext(first); // 构成环
curBoy=first; // 让curBoy指向第一个小孩
}else{
curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
boy.setNext(first); // 构成环
curBoy=boy; // curBoy 指针后移
}
}
}
5.4.4、遍历单向循环链表
1、代码思路
- 定义辅助变量 curBoy ，相当于一个指针，指向当前节点
- 何时退出 while 循环？当 curBoy 已经指向环形链表的尾节点：curBoy.getNext() == first
2、代码实现
// 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
}
}
5.5、解决 Josephu 问题
5.5.1、代码思路
- 辅助变量 helper ：helper 永都指向环形链表的尾节点，环形链表的尾节点永远都指向首节点，可得出：helper.getNext() == first
- 如何将 helper 定位至环形链表的尾节点？
- 初始化时，让 helper = first ，此时 helper 指向环形链表的首节点
- while 循环终止条件？helper.getNext() == first ：此时 helper 已经移动至环形链表的尾节点
- 如何定位至第 startNo 个节点？如果想要定位至第 2 个节点，那么则需要让 first 和 helper 都移动 1 步，所以让 first 和 helper 都移动 (startNo - 1)步即可
- 如何数 nums 下？让 first 和 helper 都移动 (nums - 1)步即可
- 如何实现出圈？
- 我们需要将 first 指向的节点出圈，first 前一个节点的地址在 helper 中存着（环形链表）
- 先让 first 后移一步：first = first.getNext;
- 出圈：helper.setNext(first); ，原来的 first 节点由于没有任何引用，便会被垃圾回收机制回收
- while 循环终止条件？圈中只剩一人：helper == first
5.5.2、代码实现
// 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());
}
5.6、Josephu 问题测试
5.6.1、测试代码
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(5);// 加入5个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
// 测试一把小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(1,2,3); // 2->4->1->5->3
}
5.6.2、程序运行结果
小孩的编号 1
小孩的编号 2
小孩的编号 3
小孩的编号 4
小孩的编号 5
小孩2出圈
小孩4出圈
小孩1出圈
小孩5出圈
最后留在圈中的小孩编号3
5.7、Josephu 问题所有代码
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(5);// 加入5个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
// 测试一把小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 3); // 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; // 初始化 first 节点
first.setNext(first); // 构成环
curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
} else {
curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
boy.setNext(first); // 构成环
curBoy = boy; // curBoy 指针后移
}
}
}
// 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;
}
}
5.8、总结
- 操作单向链表：对于插入、删除操作，只能定位至待操作节点的前一个节点，如果定位至当前节点，那么其上一个节点的信息便会丢失
浙公网安备 33010602011771号