Java单链表操作-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u010305706/article/details/52206457

Java单链表基本操作：
（一）顺序查找；
（二）指定位置增加节点；
（三）删除当前节点；
（四）单链表反转；
（五）输出倒数第K个节点；
（六）删除重复节点；
（七）排序
（八）合并两个排序单链表；
（九）交换相邻节点的值；
（十）O（n）时间内查找单链表的中间节点
（十一）逆序（从尾至头）输出单链表
（十二）判断单链表是否有环
（十三）判断两个链表是否相交
（十四）已知一个单链表中存在环，求进入环中的第一个节

定义node：

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

定义ListNode：

public class ListNode {
    public static Node getSingleList(){
        Node head=new Node(3);
        Node node1=new Node(6);
        Node node2=new Node(8);
        Node node3=new Node(6);
        Node node4=new Node(2);
        head.next=node1;
        node1.next=node2;
        node2.next=node3;
        node3.next=node4;
        node4.next=null;
        return head;
    }

    public static void printList(Node node){
        System.out.print("List:");
        while(node!=null){
            System.out.print(node.data+"-->");
            node=node.next;
        }
        System.out.println();
    }
}

（一）顺序查找

/*
 * 查找值为num的元素位置，没有返回-1*/
public class SeqSearch {

    public static void main(String[] args) {
        Node head=ListNode.getSingleList();
        ListNode.printList(head);
        int num=9;
        int id=new SeqSearch().searchNumId(head,num);
        System.out.println("要查找的元素位置为："+id);
    }
    public int searchNumId(Node head,int num){
        int id=1;
        while(head!=null&&head.data!=num){
            head=head.next;
            id++;
        } 
        if(head==null) id=-1;
        return id;
    }
}

（二）指定位置增加节点


 /*
 * 将新节点增加在指定位置*/
public class AddNode {

    public static void main(String[] args) {
        Node head=ListNode.getSingleList();
        ListNode.printList(head);
        Node add=new Node(0);
        int id=0;
        head=new AddNode().addNode(head,add,id);
        ListNode.printList(head);
    }
    public Node addNode(Node head,Node add,int id){
        if(id==0) {
            add.next=head;
            head=add;
        }else{
            while(head.next!=null&&id>1){//寻找节点增加的位置
                head=head.next;
                id--;
            }
            add.next=head.next;
            head.next=add;
        }
        return head;
    }
}

（三）删除当前节点

单链表中要删除当前节点，如果当前节点不是头节点，则无法使前面的节点直接指向后面的节点，这时候我们可以换一种思路，即：将当前节点的下一节点值附给当前节点，然后删除当前节点的下一节点，这样就等效为删除当前接节点了。


 /**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class Node {
 *     int data;
 *     Node next;
 *     Node(int x) { data = x; }
 * }
 */

    public void deleteNode(Node node) {
        node.val=node.next.val;
        node.next=node.next.next;
    }

（四）单链表反转

可以参考http://blog.youkuaiyun.com/u010305706/article/details/50810005
表示更详细


public class ReverseSingleList {
    public static void main(String args[]){
        Node head=ListNode.getSingleList();
        ListNode.printList(head);
        head=new ReverseSingleList().reverseSingleList(head);
        ListNode.printList(head);
    }
     public Node reverseSingleList(Node head){
            if(head== null||head. next== null){
                 return head;
           }
           Node preNode=head;
           Node pNode=head. next;
           Node markNode=head. next;
           head. next= null; //一定要断开head节点的next节点，不然形成了循环
            while(markNode!= null){
                markNode=markNode. next;
                pNode. next= preNode;
                 preNode=pNode;
                pNode=markNode;
           }
            return preNode;
     }
}

（五）查找倒数第K个节点

package listnode;

public class LastKNode {

    public static void main(String[] args) {
        Node head=ListNode.getSingleList();
        ListNode.printList(head);
        int k=3;
        head=new LastKNode().getLastKNode(head,k);
        System.out.println(head.data);

    }
    public Node getLastKNode(Node head, int k){
        Node node=head;
        while(node. next!= null&&k>0){
            node=node. next;
            k--;
       }
       while(node!= null){
       node=node. next;
       head=head. next;
       }
       return head;
    }
}

（六）删除重复节点

package listnode;

public class DeleteDuplecate_SingleList {
    public static void main(String[] args) {
        Node head=ListNode.getSingleList();
        ListNode.printList(head);
        deleteNode(head);
        ListNode.printList(head);
    }

    public static void deleteNode(Node head){
        while(head.next!=null){
            Node p=head;
            while(p.next!=null){
                if(p.next.data==head.data){
                    p.next=p.next.next;
                }
                p=p.next;
            }
            head=head.next;
        }
    }
}

（七）排序

单链表的插入排序比数组麻烦，因为每次都都要从头节点开始往后遍历，头节点也需要单独处理

package listnode;

public class SortList {
    public static void main(String[] args) {
        Node head=ListNode.getSingleList();
        ListNode.printList(head);
        head=new SortList().insertSortList(head);
        ListNode.printList(head);
    }

    public Node insertSortList(Node head){
        Node p=head.next;
        Node pre=head;
        while(p!=null){
            Node cur=head;  //比较节点，每次都是从头节点开始
            Node q=p.next;
            if(p.data<head.data){ //由于是单链表，每次只能从头节点开始比较
                pre.next=q;
                p.next=head;
                head=p;
            }else
                while(cur.next!=p){
                    if(p.data<cur.next.data){//将P与cur.next进行比较，方便单链表插入
                        pre.next=q;
                        p.next=cur.next;
                        cur.next=p;
                        p=pre;  //保证pre每次指向的都是p前面的一个节点
                    }else
                        cur=cur.next;
                }
            pre=p;
            p=q;
        }
        return head;
    }
}

（八）合并两个有序单链表

package listnode;

public class MergeSeqList {
    public static void main(String[] args) {
        Node head1=SortList.insertSortList(ListNode.getSingleList());
        Node head2=SortList.insertSortList(ListNode.getSingleList());
        head1=new MergeSeqList().mergeTwoLists(head1, head2);
        ListNode.printList(head1);

    }

    public Node mergeTwoLists(Node l1, Node l2) {
        Node head=null;
              if(l1==null){//先判断两个链表是否为空
                     return l2;
              }
              if(l2==null){
                     return l1;
              }
              if(l1.data<=l2.data){
                     head=l1;
                     l1=l1.next;
              }else{
                     head=l2;
                     l2=l2.next;
              }
              Node temp=head;
              while(l1!=null&&l2!=null){
                     if(l1.data<=l2.data){
                            temp.next=l1;
                            l1=l1.next;
                     }else{
                            temp.next=l2;
                            l2=l2.next;
                     }
                     temp=temp.next;
              }
              if(l1!=null){
                     temp.next=l1;
              }
              if(l2!=null){
                     temp.next=l2;
              }
              return head;
    }
}

（九）交换相邻节点对的值

本题目来源于：Leetcode:
24.swap nodes in pairs(单链表中交换节点对的值)
Given a linked list, swap every two adjacent nodes and return its head.
For example,
Given 1->2->3->4, you should return the list as 2->1->4->3.
Your algorithm should use only constant space. You may not modify the values in the list, only nodes itself can be changed.
有两种思路解决本题：
（1）利用链表的特点，改变链表指针的指向，改变了节点的位置

package listnode;

public class SwapPairs {

    public static void main(String[] args) {
        Node head=ListNode.getSingleList();
        ListNode.printList(head);
        head=new SwapPairs().swapPairs(head);
        ListNode.printList(head);
    }

    public Node swapPairs(Node head) {
        Node root=head;
           if(head!=null&&head.next!=null){
                  root=head.next;
                  Node pre=head;
                  Node p=null;
                  Node q=null;
                  while(head!=null&&head.next!=null){

                         p=head.next;
                         q=p.next;

                         pre.next=p;
                         p.next=head;
                         head.next=q;

                         pre=head;
                         head=q;
                  }
           }
           return root;
    }
}

（2）改变相邻节点对的值，不改变节点指针（通过数组思维实现）

public ListNode swapPairs(ListNode head){
       public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        ListNode p=head;
        while(p!=null){
            ListNode q=p.next;
            if(q!=null){
                int temp=p.val;
                p.val=q.val;
                q.val=temp;
                p=p.next;
            }
            p=p.next;
        }
        return head;
    }
}

（十）判断是否有环并输出环长度以及环的入口节点

本文解决三个问题：

1.单链表是否有环？
2.有则输出环的长度？
3.找到环的入口节点？

分析：
定义两个指针fast 和slow，fast每次向后移动两个节点，slow每次想后移动一个节点。
1.如果没有环，则fast首先到达链表结尾；
2.链表有环的情况下：fast与slow两次相遇，slow中间走过的节点处即为环的长度；
3.找环的入口节点稍微复杂点，有如下的推导过程：

相遇的时候，slow共移动了s步，fast共移动了2s步。
定义a如下：链表头移动a步到达入口点。
定义x如下：入口点移动x步到达相遇点。
定义r如下：环的长度。
定义L如下：链表总长度为L。

其中Ｌ　＝　a + r

那么slow和fast相遇了，fast必然比slow多走了n个圈，也就是 n*r 步，那么
s = a + x
2s = s + n*r ，可得 s = n*r
将s=a+x，带入s =n*r，可得 a+x = n*r, 也就是 a+x = (n-1)*r + r 　　
从表头移动到入口点，再从入口点移动到相遇点，也就是移动了整个链表的距离，即是 L = a + r , 所以r = L - a
所以 a+x = (n-1)*r + L - a , 于是 a = (n-1)*r + L - a - x
得到：从表头到入口点的距离，等于从相遇点到入口点的距离。
所以，从表头设立一个指针，从相遇点设立一个指针，两个同时移动，必然能够在入口点相遇，这样，就求出了相遇点。

上面三个问题的java解决代码：

方法一：一次性求解

public class ExistCircle {
    static int id = 1;
    public Node existCircle(Node head){
        Node fast = head;
        Node slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null){
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;

            //输出环长
            while(fast == slow) {
                int len = 1;
                fast = fast.next.next;
                slow = slow.next;
                while (fast != slow) {
                    len++;
                    fast = fast.next.next;
                    slow = slow.next;
                }
                System.out.println("The length of circle is:" + len);

                //输出环入口节点
                fast = head;
                while (fast != slow) {
                    fast = fast.next;
                    slow = slow.next;
                    id++;
                }
                return slow;
            }
        }
        return null;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Node head=new Node(3);
        Node node1=new Node(6);
        Node node2=new Node(8);
        Node node3=new Node(5);
        Node node4=new Node(2);
        Node node5=new Node(7);
        head.next=node1;
        node1.next=node2;
        node2.next=node3;
        node3.next=node4;
        node4.next=node5;
        node5.next=node3;
        Node port = new ExistCircle().existCircle(head);
        System.out.println("环入口为第" + id + "个节点:" + port.data);
    }
}

方法二:分开求解：

package listnode;

public class ExitCircle {
    static int id = 1;

    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Node head=new Node(3);
        Node node1=new Node(6);
        Node node2=new Node(8);
        Node node3=new Node(5);
        Node node4=new Node(2);
        Node node5=new Node(7);
        head.next=node1;
        node1.next=node2;
        node2.next=node3;
        node3.next=node4;
        node4.next=node5;
        node5.next=node3;
        new ExitCircle().exitCircle(head);

        Node port = new ExitCircle().findLoopPort(head);
        System.out.println("环入口为第" + id + "个节点:" + port.data);

    }
    //环入口节点
    //环的入口节点到快慢指针相遇的距离 与 链表头节点到环入口节点的距离相等
    public Node findLoopPort(Node head){
        Node slow = head, fast = head;
        while(fast != null && fast.next != null){
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if(slow == fast){
                fast = head;
                while(head != slow){
                    id++;
                    head = head.next;
                    slow = slow.next;
                }
                return slow;
            }
        }
        System.out.print("NoLoop !");
        return null;
    }

    public boolean exitCircle(Node head){
        Node fast = head;
        Node slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null){//判断是否由环，注意fast.next = null的情况
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow){//存在环
                int count = 0;
                while(true){
                    count ++;
                    fast = fast.next.next;
                    slow = slow.next;

                    if(fast == slow){//快慢指针在第二次相遇，这个点肯定是第一次相遇的点 
                        System.out.println("环的长度：" + count);
                        return true;
                    }
                }
            }
        }
        System.out.println("false!");
        return false;
    }

}