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QiShunwang

“诚信为本、客户至上”

数据结构基础之单链表(java实现)

2021/1/28 16:51:15   来源:
1.链表是以节点的方式来存储 , 是链式存储 , 每个节点包含 data 域, next 域:指向下一个节点 .
单链表的应用举例:
(1)先构造一个单链表对象
class HeroNode{
	int no;
	String name;
	String nickName;
	HeroNode next;//指向下一个节点
	
	public HeroNode(int no,String name,String nickName) {
	this.no = no;
	this.name = name;
	this.nickName = nickName;
	}
}

2.添加数据进单链表

首先初始化一个头结点,因为头结点不能动,然后通过一个辅助变量temp来进行遍历链表,找到链表的最后节点,然后把最后节点的下一个节点(就是null)改为指向新加的节点

//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, "", "");
//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;
	}

3.按顺序添加数据进单链表

首先也是初始化一个头结点来进行辅助遍历,和设置一个boolean值来查看添加的编号是否已存在,设置好之后,先通过temp遍历发现三种情况,第一种:如果temp的下一个节点为空,则temp在链表的最后,直接添加进temp的下一个节点即可;第二种:如果temp的下一个节点的编号大于所要添加的数据节点,则把temp的下一个节点修改为新加的数据节点,而新的数据节点的下一个节点则修改为原先的temp的下一个节点(heroNode.next = temp.next;  temp.next = heroNode;);第三种:如果所添加进去节点的编号已经存在,则boolean为true,说明编号存在,不能进行添加.

	//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;
		}
	}

4.删除单链表的数据

根据删除数据的编号来查找这条数据,最主要的一句是temp.next =temp.next.next;把temp的下一个节点数据(也就是要被删除数据的编号)指向为被删除数据的编号,而这样可以使得java的垃圾回收机制去回收没有被引用的数据(要被删除的数据)来进行一个删除

	public void delete(HeroNode delheroNode) {
		//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
				System.out.println("链表无这东西");
				break; //
			} 
		if (temp.next.no == delheroNode.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
			 
			temp.next =temp.next.next;
					

		} else {
		
			System.out.println("无这个英雄不能修改"+delheroNode.toString());
		}
	}

 

5.修改单链表的数据
具体和上面两个差不多
public void update(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) {//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
			 
			temp.next.no = heroNode.no;
			temp.next.name=heroNode.name;
			temp.next.nickName=heroNode.nickName;
					

		} else {
		
			System.out.println("无这个英雄不能修改"+heroNode.toString());
		}
	}
	

6.输出单链表

通过while循环做一个遍历

//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;
		}
	}

7.统计结点个数

根据辅助变量替代头结点的下一个节点查找下一个节点是否为空,不为空则++

	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;
	}

8.查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】

首先做一个判断,查看链表是否为空,和通过上一个方法来获取有效节点的个数,然后对查找倒数的个数做判断,是否合法,然后把头结点的下一个节点定义给辅助变量,通过for循环进行(有效节点数减去倒数的第index数)size-index次循环,最后返回单链表的倒数第k个节点

	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;
		
	}

9.反转单链表

首先判断链表是否为空或只有一个节点,是则直接返回,然后初始化三个对象,第一个作为头结点的下一个节点来辅助遍历,第二个指向第一个当前对象的下一个节点,设置为null,第三个为创建另一个反转单链表对象头结点.然后开始遍历,第二个对象先保存当前遍历节点的下一个对象,然后当前遍历节点的下一个对象指向新链表的前端(就是把上一个摘出来的节点放在准备放在新链表前端的新节点的后面),最后把拿出来的新节点连接到新的单链表上,然后让当前遍历对象后移,继续遍历,遍历完成后把之前的单链表的头结点的下一个节点指向新的反转单链表的头节点的下一个节点

	//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(把上一个摘出来的节点放在现在摘出来的节点的后面)
		
			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;
	}

10.逆序打印单链表(用到了栈,栈的特点是先进后出)

	void printf(){
		if(head.next==null){
			System.out.println("链表为空");
		}
		HeroNode temp = head.next;
		Stack<HeroNode> s =	new Stack<HeroNode>();
		while(temp!=null){
		
		     s.push(temp);
		     temp = temp.next;
		}
	while(s.size()>0){//栈里面的数据一个一个出栈,栈的size就会逐渐等于0
		System.out.println(s.pop());
	}
		
		
	
		
	}

下面是完整代码

package com.atguigu.linkedlist;

import java.util.Stack;

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(把上一个摘出来的节点放在现在摘出来的节点的后面)
		
			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;
	}
	
	//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 + "]";
	}
	
}

 

PS:我所知的不过是沧海一粟,而我所不知的则是汪洋大海.