经典数据结构系列之:链表的应用
1、前言
数据结构,是计算机编程中对数据存储最基本的操作,不同的数据结构适用不同的业务场景。如今大部分情况都是调用开发API封装好的类库,直接调用,几乎不需要程序员再去深究其中背后实现的逻辑,大大简化和减低了对程序员的要求。正是这种,知其然而不知其所以然,导致很多程序员缺乏对于底层结构的了解,分不清楚不同数据结构之间的性能差异,导致出现很多系统性能问题。
2、原理推导
链表的运用,链表是一种特殊的线性表,由一系列的节点组成,节点在链表中的顺序由节点元素中包含的对象链接顺序确定位置。链表中的节点一部分是自身的数据,另一部分为节点指向的下一个节点的引用。
示例中,第一个节点【9】包含指向下一个节点【5】的指针,自身的数据+指针,这样构成了一个单向链表中的节点。单向链表在表头插入和删除操作效率很高,对于链表来说就是修改指针的引用,时间复杂度为常量O(1)。查找功能时间复杂度为O(N),比数组要快,链表操作不需要移动和复制数据。
3、代码示例
# 链表数据封装
/**
* 链表的数据封装
*/
public class LinkNodeFlat {
private int id;
private LinkNodeFlat nodeFlat;
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public LinkNodeFlat getNodeFlat() {
return nodeFlat;
}
public void setNodeFlat(LinkNodeFlat nodeFlat) {
this.nodeFlat = nodeFlat;
}
public LinkNodeFlat(int id) {
super();
this.id = id;
}
public void printLink(){
StringBuffer str = new StringBuffer();
str.append("id="+id);
if (nodeFlat != null){
str.append(" , nextNode=").append(nodeFlat.getId());
}
System.out.println(str);
}
}
# 利用单向链表完成节点增删改查
/**
* 链表的基本实现
*/
public class SingleLinkList {
private LinkNodeFlat firstNode;
/**
* 添加链表节点元素
* @param id
*/
public void insertFirst(int id){
//存放节点本身的数据
LinkNodeFlat newLinkNode = new LinkNodeFlat(id);
// 存放下一个节点的对象引用
newLinkNode.setNodeFlat(firstNode);
firstNode = newLinkNode;
}
/**
* 移除链表中第一个节点
* @return
*/
public LinkNodeFlat removeFirst(){
LinkNodeFlat temp = firstNode;
// 移除第一节点,第一个节点后的节点成为新的第一节点
firstNode = firstNode.getNodeFlat();
return temp;
}
/**
* 查找指定节点
* @param id
* @return
*/
public LinkNodeFlat find(int id){
LinkNodeFlat node = firstNode;
//从第一个节点向下查找
while(node.getId()!=id){
if(node.getNodeFlat() == null){
return null;
}else{
// 获取链表下一个节点对象
node = node.getNodeFlat();
}
}
return node;
}
/**
* 移除指定的节点
* @param id
* @return
*/
public LinkNodeFlat remove(int id){
LinkNodeFlat currentNode = firstNode;
LinkNodeFlat previousNode = firstNode;
//从第一个节点向下查找需要删除的结点
while(currentNode.getId() != id){
if(currentNode.getNodeFlat() == null){
return null;
}else{
//如果ID不相等,当前节点更新为下一个待比较节点的前驱节点
previousNode = currentNode;
//当前节点的下一个节点变成下一个待比较的节点
currentNode = currentNode.getNodeFlat();
}
}
// 如果移除的节点就是第一个节点,则第一节点后的节点成为新的第一节点
if(currentNode.equals(firstNode)){
firstNode = firstNode.getNodeFlat();
}else{
// 前驱节点的下一个节点,设置为被删除节点的下一个节点
previousNode.setNodeFlat(currentNode.getNodeFlat());
}
return currentNode;
}
/**
* 打印链表节点数据
*/
public void printNodeList(){
System.out.println("-----思维的持续-----");
LinkNodeFlat tempNode = firstNode;
while(tempNode!=null){
tempNode.printLink();
// 获取链表下一个节点对象
tempNode = tempNode.getNodeFlat();
}
}
public static void main(String[] args) {
SingleLinkList linkList = new SingleLinkList();
linkList.insertFirst(7);
linkList.insertFirst(2);
linkList.insertFirst(5);
linkList.insertFirst(9);
linkList.printNodeList();
linkList.removeFirst();
linkList.printNodeList();
LinkNodeFlat result = linkList.find(5);
System.out.println("result:");
result.printLink();
linkList.printNodeList();
linkList.remove(5);
linkList.printNodeList();
}
}
4、禅定时刻
单向链表在表头插入和删除操作效率很高,对于链表来说就是修改指针的引用,时间复杂度为常量O(1)。查找功能时间复杂度为O(N),比数组要快,链表操作不需要移动和复制数据。
作者简介
思维的持续,一个真的有思想,不穿格子衬衫的程序员。