通过数组理解链表

最新推荐文章于 2025-08-03 23:16:30 发布

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#链表 #数据结构 #java #算法

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本文通过数组模拟链表结构，详细解释了链表的特点和逻辑结构，包括带头节点的单链表的创建、增删改查操作。介绍了如何按编号顺序和非顺序添加节点，并提供了删除、更新节点的方法。此外，还探讨了查找单链表倒数第k个节点的算法。

数组模拟链表

此文章是通过数组来实现链表，主要帮助理解链表这一结构，若文中有错误之处，望指出，谢谢。

一、链表(Linked List)

有序1的列表，内存存储如下：

头指针	地址	Data域	Next域
150	110	a2	170
	120	a4	160
	130
	140	a6	null
	150	a1	110
	160	a5	140
	170	a3	120

如图总结：

（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）链表各个节点不一定是连续存放的。

（4）链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，具体根据实际需求来定。

单链表（带头节点）逻辑结构图：

在这里插入图片描述
（图片是作者自己画的，很渣😂，请不要介意）

二、首先是带头节点的单链表实现（此案例为水浒英雄排名）：

（1）单链表的创建，以及增删改查。

（2）方法1：添加英雄，直接添加到链表尾部（有局限性）

（3）方法2：根据排名添加到指定位置（如果有这个排名则添加失败并给出提示。）

注意事项：

head节点：1.不存放具体数据

2.作用是表示单链表的表头

创建：1.先创建一个head头节点

2.每添加一个节点，直接加入到链表最后。

遍历：通过一个辅助变量，遍历链表。

方法1（不考虑编号顺序）：

创建节点对象：
1.每一个节点对象中应包含：
（1）英雄编号
（2）英雄名字
（3）英雄别名
（4）指向下一节点的指针（next）

//定义一个HeroNode,每个HeroNode对象是一个节点
class HeroNode{
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode next;//指向下一个节点

    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 + '\'' +
                ", next=" + next +
                '}';
    }
}

创建单链表并创建添加、显示方法：

//创建SingleLinkedList（单链表）
class SingleLinkedList{
    //先创建一个头节点，头节点不能动,不存放具体数据
    private HeroNode head=new HeroNode(0,"","");
    //添加节点到单向链表（添加方法)
    //当不考虑编号顺序时
    //1.找到当前链表最后节点（最后一个节点的next为null）
    //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，所以我们需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp =head;//初始值应为head
        //遍历链表，找到最后
        while (true){
            //找到最后
            if (temp.next==null){
                break;
            }
            //没有找到最后将temp后移
            temp=temp.next;
        }
        //当退出while循环时，temp到了链表最后
        //将最后这个节点的next指向新的节点
        temp.next=heroNode;
    }
    //显示链表
    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;
            }
            //输出节点信息
            System.out.println(temp);
            //将temp后移
            temp=temp.next;
        }
    }


}

方法1：源码：

package linkedlist;

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //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");
        //创建链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //添加节点
        singleLinkedList.add(heroNode1);
        singleLinkedList.add(heroNode2);
        singleLinkedList.add(heroNode3);
        singleLinkedList.add(heroNode4);
        //显示
        singleLinkedList.list();

    }
}

//创建SingleLinkedList（单链表）
class SingleLinkedList{
    //先创建一个头节点，头节点不能动,不存放具体数据
    private HeroNode head=new HeroNode(0,"","");
    //添加节点到单向链表（添加方法)
    //当不考虑编号顺序时
    //1.找到当前链表最后节点（最后一个节点的next为null）
    //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，所以我们需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp =head;//初始值应为head
        //遍历链表，找到最后
        while (true){
            //找到最后
            if (temp.next==null){
                break;
            }
            //没有找到最后将temp后移
            temp=temp.next;
        }
        //当退出while循环时，temp到了链表最后
        //将最后这个节点的next指向新的节点
        temp.next=heroNode;
    }
    //显示链表
    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;
            }
            //输出节点信息
            System.out.println(temp);
            //将temp后移
            temp=temp.next;
        }
    }


}







//定义一个HeroNode,每个HeroNode对象是一个节点
class HeroNode{
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode next;//指向下一个节点

    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 + '\'' +
                ", next=" + next +
                '}';
    }
}

在这里插入图片描述

局限性：必须按照预设顺序进行添加，如果在测试中添加顺序改变，那么无法按照编号顺序创建链表。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

方法2（按照编号顺序添加）示意图：在这里插入图片描述

思路：需要按照编号顺序添加

1.首先找到新添加的节点位置，是通过辅助变量（指针），通过遍历来解决。

2.新的节点next=temp.next

3.将temp.next=新的节点

public void addByOrder(HeroNode heroNode){
    //因为head节点不能动，因此我们通过辅助变量来找到添加的位置
    //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; //标志添加的编号是否存在
    while (true){
        if (temp.next==null){//说明temp在链表的最后
            break;
        }
        if (temp.next.no>heroNode.no){//位置找到
            break;
        }else if(temp.next.no==heroNode.no){//说明编号存在
            flag=true;//标号存在
            break;
        }
        temp=temp.next;//后移，遍历当前链表
    }
    if (flag){//编号存在，添加失败
        System.out.printf("添加的编号%d已经存在\n",heroNode.no);
    }else {
        //插入到链表中,temp的后面
        heroNode.next=temp.next;
        temp.next=heroNode;
    }
}

运行结果：在这里插入图片描述

根据编号修改节点：

//修改节点信息,根据no编号修改
//1.根据newHeroNode的no来修改
public void update(HeroNode newHeroNode){
    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
    //先定义辅助变量
    HeroNode temp =head.next;
    boolean flag =false;//表示是否找到该节点
    while(true){
        if (temp==null){
            break;//已经遍历完毕
        }
        if (temp.no==newHeroNode.no){
            //找到
            flag=true;
            break;
        }
        temp=temp.next;
    }
    //根据flag判断是否要找到修改的节点
    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\n",newHeroNode.no);
    }
}

删除操作：

思路：1.我们先找到需要删除的这个节点的前一个节点temp

2.temp.next=temp.next.next

3.被删除的节点，并不会有其他引用指向，会被垃圾回收机制回收

//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
    while (true){
        if (temp.next==null){
            break;
        }if (temp.next.no==no){
            //找到嗲删除节点的前一个节点temp
            flag=true;
            break;
        }
        temp=temp.next;//temp后移，遍历
    }
    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);
    }
}

查找单链表的倒数第k个节点（新浪面试题）

先创建得到有效节点的方法：

public static int getLength(HeroNode head){
    if (head.next==null){//空链表
        return 0;
    }
    int length=0;
    //定义一个辅助变量
    HeroNode cur=head.next;
    while (cur!=null){
        length++;
        cur=cur.next;//遍历
    }
    return length;
}

查找倒数第k个节点的方法：

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
        }
        //得到链表的长度(节点个数)
        int size=getLength(head);
        //遍历size-index位置，这是我们倒数第k个节点
        if (index<=0||index>size){
            return null;
        }
        //定义辅助变量，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;
}
next==null){
            return null;//没有找到
        }
        //得到链表的长度(节点个数)
        int size=getLength(head);
        //遍历size-index位置，这是我们倒数第k个节点
        if (index<=0||index>size){
            return null;
        }
        //定义辅助变量，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;
}