Java-数据结构-链表

链表

链表是一种线性数据结构,但不会根据线性存储数据,而是在当前元素存储下个元素的指针。链表相对数组的优点是,可以不预先知道数据的大小,而且不像数组那样需要空间的连续性,因此链表可以充分的利用计算机的内存空间,但是它也失去了随机取出数据的灵活性和存储指针的额外内存开销。

链表的种类

单向链表

单向链表是最简单的一种,它每个节点分为两部分:数据域和指针域,数据域存储当前节点的数据信息,指针域存储下个节点的地址。单链表的遍历,只能从头节点遍历,依次往后查询,插入也只是将新节点置为头节点,将指针指向原头节点,删除某个节点,只需将该节点的上个节点的指针指向该节点的下个节点即可。数据模型图如下:
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增加
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删除
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双向链表

理解了单向链表,就可以很快理解双向链表,双向链表只是在元素中加入了指向上个元素的指针,节点信息就包括三部分,前指针域、数据域、后指针域。数据模型图如下:
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双端链表

双端链表只是在单向链表的基础上多了一个对尾节点的引用,解决了单向链表只能从头节点插入数据的缺点。在这里插入图片描述

链表操作

链表操作
Java单链表、双端链表、有序链表实现

### Java 数据结构 链表 实现教程 #### 单链表的定义与基本实现 在 Java 中,单链表可以通过自定义类来实现。以下是基于引用的内容构建的一个完整的单链表实现方案。 ```java public class LinkedList { // 定义内部节点类 public static class Node { public int data; // 假设节点存储的数据类型为 int public Node next; public Node(int data) { this.data = data; this.next = null; } } private Node head = null; // 初始化头节点为空 // 添加节点的方法 public void addNode(int data) { Node newNode = new Node(data); if (head == null) { // 如果链表为空,则新节点作为头节点 head = newNode; } else { Node temp = head; while (temp.next != null) { // 找到最后一个节点 temp = temp.next; } temp.next = newNode; // 将新节点连接到最后一个节点之后 } } // 获取链表长度(不统计头节点) public int getLength() { if (head == null) { // 空链表返回 0 return 0; } int length = 0; Node current = head; while (current != null) { // 遍历整个链表 length++; current = current.next; } return length; } // 输出链表内容 public void displayList() { Node node = head; while (node != null) { System.out.print(node.data + " -> "); node = node.next; } System.out.println("null"); } } ``` 上述代码实现了单链表的基本功能,包括添加节点、计算链表长度以及打印链表内容的功能[^1]。 --- #### 链表的特点及其存储方式 链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。它的特点是数据元素之间的逻辑顺序通过链表中的指针链接次序实现。具体来说,链表由一系列结点组成,每个结点包含两部分:一部分用于存储数据元素(即数据域),另一部分用于存储下一个结点地址(即指针域)。这种特性使得链表能够在运行时动态生成新的结点[^2]。 --- #### 计算链表的有效节点数量 为了获取单链表中有效节点的数量,可以采用以下方法: ```java public static int countNodes(Node head) { if (head == null || head.next == null) { // 判断是否为空链表或者只有一个头节点 return 0; } int count = 0; Node currentNode = head.next; // 不统计头节点本身 while (currentNode != null) { count++; currentNode = currentNode.next; } return count; } ``` 此函数能够有效地忽略头节点并仅统计实际有效的数据节点[^3]。 --- #### 遍历环形链表 如果需要处理的是环形链表,则其遍历方式略有不同。通常情况下,会利用辅助指针 `cur` 来完成这一操作。例如,在环形链表中找到某个特定条件下的节点或执行其他复杂操作时,可按照如下方式进行: ```java // 创建环形链表 public static void createCircularLinkedList(Node[] nodes) { for (int i = 0; i < nodes.length - 1; i++) { nodes[i].next = nodes[i + 1]; } nodes[nodes.length - 1].next = nodes[0]; // 形成闭环 } // 遍历环形链表 public static void traverseCircularList(Node first) { if (first == null) { return; } Node cur = first; do { System.out.print(cur.id + " -> "); cur = cur.next; } while (cur != first); // 当回到起点时停止 System.out.println(first.id); // 补充最后一个节点输出 } ``` 这段代码展示了如何创建和遍历环形链表的过程[^4]。 --- #### 总结 以上介绍了单链表的基础概念及其实现细节,并进一步探讨了如何计算链表长度以及遍历环形链表的具体方法。这些知识点构成了理解 Java 数据结构链表的核心基础。
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