Java实现单向链表

 
 

一、前言

最近在回顾数据结构与算法,有部分的算法题用到了栈的思想,说起栈又不得不说链表了。数组和链表都是线性存储结构的基础,栈和队列都是线性存储结构的应用~

本文主要讲解单链表的基础知识点,做一个简单的入门~如果有错的地方请指正

二、回顾与知新

说起链表,我们先提一下数组吧,跟数组比较一下就很理解链表这种存储结构了。

2.1回顾数组

数组我们无论是C、Java都会学过:

640?wx_fmt=jpeg

数组的优点:

数组的缺点:

2.2链表说明

看完了数组,回到我们的链表:

n个节点离散分配,彼此通过指针相连,每个节点只有一个前驱节点,每个节点只有一个后续节点,首节点没有前驱节点,尾节点没有后续节点。

640?wx_fmt=png

链表优点:

链表缺点:

链表相关术语介绍,我还是通过上面那个图来说明吧:

640?wx_fmt=png

确定一个链表我们只需要头指针,通过头指针就可以把整个链表都能推导出来了~

链表又分了好几类:

操作链表要时刻记住的是:

三、Java实现链表

算法:

首先,我们定义一个类作为节点

为了操作方便我就直接定义成public了。

public class Node {    //数据域    public int data;    //指针域,指向下一个节点    public Node next;    public Node() {    }    public Node(int data) {        this.data = data;    }    public Node(int data, Node next) {        this.data = data;        this.next = next;    }}class Node {

   //数据域
   public int data;

   //指针域,指向下一个节点
   public Node next;

   public Node() {
   }

   public Node(int data) {
       this.data = data;
   }

   public Node(int data, Node next) {
       this.data = data;
       this.next = next;
   }
}

3.1创建链表(增加节点)

向链表中插入数据:

    /**     * 向链表添加数据     *     * @param value 要添加的数据     */    public static void addData(int value) {        //初始化要加入的节点        Node newNode = new Node(value);        //临时节点        Node temp = head;        // 找到尾节点        while (temp.next != null) {            temp = temp.next;        }        // 已经包括了头节点.next为null的情况了~        temp.next = newNode;    }
   public static void addData(int value) {

       //初始化要加入的节点
       Node newNode = new Node(value);

       //临时节点
       Node temp = head;

       // 找到尾节点
       while (temp.next != null) {
           temp = temp.next;
       }

       // 已经包括了头节点.next为null的情况了~
       temp.next = newNode;

   }

3.2遍历链表

上面我们已经编写了增加方法,现在遍历一下看一下是否正确~~~

从首节点开始,不断往后面找,直到后面的节点没有数据:

    /**     * 遍历链表     *     * @param head 头节点     */    public static void traverse(Node head) {        //临时节点,从首节点开始        Node temp = head.next;        while (temp != null) {            System.out.println("关注公众号Java3y:" + temp.data);            //继续下一个            temp = temp.next;        }    }
   public static void traverse(Node head) {


       //临时节点,从首节点开始
       Node temp = head.next;

       while (temp != null) {

           System.out.println("关注公众号Java3y:" + temp.data);

           //继续下一个
           temp = temp.next;
       }
   }

结果:

640?wx_fmt=png

3.3插入节点

  1. 插入一个节点到链表中,首先得判断这个位置是否是合法的,才能进行插入~

  2. 找到想要插入的位置的上一个节点就可以了

    /**     * 插入节点     *     * @param head  头指针     * @param index 要插入的位置     * @param value 要插入的值     */    public static void insertNode(Node head, int index, int value) {        //首先需要判断指定位置是否合法,        if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {            System.out.println("插入位置不合法。");            return;        }        //临时节点,从头节点开始        Node temp = head;        //记录遍历的当前位置        int currentPos = 0;        //初始化要插入的节点        Node insertNode = new Node(value);        while (temp.next != null) {            //找到上一个节点的位置了            if ((index - 1) == currentPos) {                //temp表示的是上一个节点                //将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向                insertNode.next = temp.next;                //将上一个节点的指针域指向要插入的节点                temp.next = insertNode;                return;            }            currentPos++;            temp = temp.next;        }    }
   public static void insertNode(Node head, int index, int value) {


       //首先需要判断指定位置是否合法,
       if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
           System.out.println("插入位置不合法。");
           return;
       }

       //临时节点,从头节点开始
       Node temp = head;

       //记录遍历的当前位置
       int currentPos = 0;

       //初始化要插入的节点
       Node insertNode = new Node(value);

       while (temp.next != null) {

           //找到上一个节点的位置了
           if ((index - 1) == currentPos) {

               //temp表示的是上一个节点

               //将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向
               insertNode.next = temp.next;

               //将上一个节点的指针域指向要插入的节点
               temp.next = insertNode;

               return;

           }

           currentPos++;
           temp = temp.next;
       }

   }

3.4获取链表的长度

获取链表的长度就很简单了,遍历一下,每得到一个节点+1即可~

    /**     * 获取链表的长度     * @param head 头指针     */    public static int  linkListLength(Node head) {        int length = 0;        //临时节点,从首节点开始        Node temp = head.next;        // 找到尾节点        while (temp != null) {            length++;            temp = temp.next;        }        return length;    }
   public static int  linkListLength(Node head) {

       int length = 0;

       //临时节点,从首节点开始
       Node temp = head.next;

       // 找到尾节点
       while (temp != null) {
           length++;
           temp = temp.next;
       }

       return length;
   }

3.5删除节点

删除某个位置上的节点其实是和插入节点很像的, 同样都要找到上一个节点。将上一个节点的指针域改变一下,就可以删除了~

    /**     * 根据位置删除节点     *     * @param head  头指针     * @param index 要删除的位置     */    public static void deleteNode(Node head, int index) {        //首先需要判断指定位置是否合法,        if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {            System.out.println("删除位置不合法。");            return;        }        //临时节点,从头节点开始        Node temp = head;        //记录遍历的当前位置        int currentPos = 0;        while (temp.next != null) {            //找到上一个节点的位置了            if ((index - 1) == currentPos) {                //temp表示的是上一个节点                //temp.next表示的是想要删除的节点                //将想要删除的节点存储一下                Node deleteNode = temp.next;                //想要删除节点的下一个节点交由上一个节点来控制                temp.next = deleteNode.next;                //Java会回收它,设置不设置为null应该没多大意义了(个人觉得,如果不对请指出哦~)                deleteNode = null;                return;            }            currentPos++;            temp = temp.next;        }    }
   public static void deleteNode(Node head, int index) {


       //首先需要判断指定位置是否合法,
       if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
           System.out.println("删除位置不合法。");
           return;
       }

       //临时节点,从头节点开始
       Node temp = head;

       //记录遍历的当前位置
       int currentPos = 0;


       while (temp.next != null) {

           //找到上一个节点的位置了
           if ((index - 1) == currentPos) {

               //temp表示的是上一个节点

               //temp.next表示的是想要删除的节点

               //将想要删除的节点存储一下
               Node deleteNode = temp.next;

               //想要删除节点的下一个节点交由上一个节点来控制
               temp.next = deleteNode.next;


               //Java会回收它,设置不设置为null应该没多大意义了(个人觉得,如果不对请指出哦~)
               deleteNode = null;

               return;

           }
           currentPos++;
           temp = temp.next;
       }
   }

3.6对链表进行排序

前面已经讲过了8种的排序算法了【八种排序算法总结】,这次挑简单的冒泡排序吧(其实我是想写快速排序的,尝试了一下感觉有点难…..)

    /**     * 对链表进行排序     *     * @param head     *     */    public static void sortLinkList(Node head) {        Node currentNode;        Node nextNode;        for (currentNode = head.next; currentNode.next != null; currentNode = currentNode.next) {            for (nextNode = head.next; nextNode.next != null; nextNode = nextNode.next) {                if (nextNode.data > nextNode.next.data) {                    int temp = nextNode.data;                    nextNode.data = nextNode.next.data;                    nextNode.next.data = temp;                }            }        }    }
   public static void sortLinkList(Node head) {


       Node currentNode;

       Node nextNode;

       for (currentNode = head.next; currentNode.next != null; currentNode = currentNode.next) {

           for (nextNode = head.next; nextNode.next != null; nextNode = nextNode.next) {


               if (nextNode.data > nextNode.next.data) {

                   int temp = nextNode.data;
                   nextNode.data = nextNode.next.data;

                   nextNode.next.data = temp;

               }
           }


       }
   }

3.7找到链表中倒数第k个节点

这个算法挺有趣的:设置两个指针p1、p2,让p2比p1快k个节点,同时向后遍历,当p2为空,则p1为倒数第k个节点

    /**     * 找到链表中倒数第k个节点(设置两个指针p1、p2,让p2比p1快k个节点,同时向后遍历,当p2为空,则p1为倒数第k个节点     *     * @param head     * @param k    倒数第k个节点     */    public static Node findKNode(Node head, int k) {        if (k < 1 || k > linkListLength(head))            return null;        Node p1 = head;        Node p2 = head;        // p2比怕p1快k个节点        for (int i = 0; i < k - 1; i++)            p2 = p2.next;        // 只要p2为null,那么p1就是倒数第k个节点了        while (p2.next != null) {            p2 = p2.next;            p1 = p1.next;        }        return p1;    }
   public static Node findKNode(Node head, int k) {

       if (k < 1 || k > linkListLength(head))
           return null;
       Node p1 = head;
       Node p2 = head;

       // p2比怕p1快k个节点
       for (int i = 0; i < k - 1; i++)
           p2 = p2.next;


       // 只要p2为null,那么p1就是倒数第k个节点了
       while (p2.next != null) {

           p2 = p2.next;
           p1 = p1.next;
       }
       return p1;


   }

3.8删除链表重复数据

跟冒泡排序差不多,只要它相等,就能删除了~

  /**     * 删除链表重复数据(跟冒泡差不多,等于删除就是了)     *     * @param head 头节点     */    public static void deleteDuplecate(Node head) {        //临时节点,(从首节点开始-->真正有数据的节点)        Node temp = head.next;        //当前节点(首节点)的下一个节点        Node nextNode = temp.next;        while (temp.next != null) {            while (nextNode.next != null) {                if (nextNode.next.data == nextNode.data) {                    //将下一个节点删除(当前节点指向下下个节点)                    nextNode.next = nextNode.next.next;                } else {                    //继续下一个                    nextNode = nextNode.next;                }            }            //下一轮比较            temp = temp.next;        }    }
   public static void deleteDuplecate(Node head) {

       //临时节点,(从首节点开始-->真正有数据的节点)
       Node temp = head.next;

       //当前节点(首节点)的下一个节点
       Node nextNode = temp.next;

       while (temp.next != null) {

           while (nextNode.next != null) {

               if (nextNode.next.data == nextNode.data) {

                   //将下一个节点删除(当前节点指向下下个节点)
                   nextNode.next = nextNode.next.next;

               } else {

                   //继续下一个
                   nextNode = nextNode.next;
               }
           }

           //下一轮比较
           temp = temp.next;
       }


   }

3.9查询链表的中间节点

这个算法也挺有趣的:一个每次走1步,一个每次走两步,走两步的遍历完,然后走一步的指针,那就是中间节点

    /**     * 查询单链表的中间节点     */    public static Node searchMid(Node head) {        Node p1 = head;        Node p2 = head;        // 一个走一步,一个走两步,直到为null,走一步的到达的就是中间节点        while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) {            p1 = p1.next;            p2 = p2.next.next;        }        return p1;    }

   public static Node searchMid(Node head) {

       Node p1 = head;
       Node p2 = head;


       // 一个走一步,一个走两步,直到为null,走一步的到达的就是中间节点
       while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) {

           p1 = p1.next;
           p2 = p2.next.next;

       }

       return p1;


   }

3.10通过递归从尾到头输出单链表

    /**     * 通过递归从尾到头输出单链表     *     * @param head 头节点     */    public  static  void printListReversely(Node head) {        if (head != null) {            printListReversely(head.next);            System.out.println(head.data);        }    }
   public  static  void printListReversely(Node head) {
       if (head != null) {
           printListReversely(head.next);
           System.out.println(head.data);
       }
   }

3.11反转链表

    /**     * 实现链表的反转     *     * @param node 链表的头节点     */    public static Node reverseLinkList(Node node) {        Node prev ;        if (node == null || node.next == null) {            prev = node;        } else {            Node tmp = reverseLinkList(node.next);            node.next.next = node;            node.next = null;            prev = tmp;        }        return prev;    }
   public static Node reverseLinkList(Node node) {

       Node prev ;
       if (node == null || node.next == null) {
           prev = node;
       } else {
           Node tmp = reverseLinkList(node.next);
           node.next.next = node;
           node.next = null;
           prev = tmp;
       }
       return prev;

   }
640?wx_fmt=png

反转链表参考自:

四、最后

理解链表本身并不难,但做相关的操作就弄得头疼,head.next  next next next ....(算法这方面我还是薄弱啊..脑子不够用了…..)写了两天就写了这么点东西…

操作一个链表只需要知道它的头指针就可以做任何操作了

PS:每个人的实现都会不一样,所以一些小细节难免会有些变动,也没有固定的写法,能够实现功能即可~

参考资料:

如果文章有错的地方欢迎指正,大家互相交流。习惯在微信看技术文章,想要获取更多的Java资源的同学,可以关注微信公众号:Java3y


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