数据结构与算法---链表_链表前一个节点-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_51062176/article/details/122671849

链表（Linked List）：链表是有序的列表，但是其在内存中存储如下：
小结：
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. 如图，可以发现链表的各个节点不一定是连续存储
4. 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，根据实际的需求来确定

单链表

在这里插入图片描述

1. 直接添加到链表尾部

添加：
1. 先创建一个head头节点，作用就是表示单链表的头
2. 后面我们每添加一个节点，就直接加入到链表的最后
3. 注：head节点不存放具体数据，它的作用是表示单链表头next
遍历：
- 通过一个辅助变量遍历，帮助遍历整个链表
代码实现

package com.atguigu.linkedlist;

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 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();
        // 添加
        singleLinkedList.add(hero1);
        singleLinkedList.add(hero2);
        singleLinkedList.add(hero3);
        singleLinkedList.add(hero4);
        // 遍历显示
        singleLinkedList.list();

    }

}

// SingleLinkedList管理英雄
class SingleLinkedList {
    // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体数据
    private final HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

    // 添加节点到单向链表
    // 思路：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，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;
    }

    // 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");
        }
        // 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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickName='" + nickName + '\'' +
                '}';
    }
}

运行结果
在这里插入图片描述

2. 根据英雄排名添加到指定位置

在这里插入图片描述

添加：

首先找到新添加的节点的位置，是通过辅助变量（指针），通过遍历来搞定
新的节点.next = temp.next（）【即图中①位置建立连接】
将temp.next=新的节点【图中②位置建立连接】

代码示例

package com.atguigu.linkedlist;

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 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();
//        // 添加
//        singleLinkedList.add(hero1);
//        singleLinkedList.add(hero2);
//        singleLinkedList.add(hero3);
//        singleLinkedList.add(hero4);


        // 按顺序添加
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        // 遍历显示
        singleLinkedList.list();

    }

}

// SingleLinkedList管理英雄
class SingleLinkedList {
    // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体数据
    private final HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

    // 添加节点到单向链表
    // 思路：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，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(no从小到大)（如果由排名，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，因此我们找的temp是位于添加位置的前一个节点，所以插入不了
        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后面插入
                break;
            }else if (temp.next.no == heroNode.no){ // 说明希望添加的heroNode编号已经存在
                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("准备插入的英雄编号%d已经存在了，不能加入\n", heroNode.no);
        }else {
            // 插入到链表中，temp后面
            heroNode.next = temp.next;
            temp.next = heroNode;
        }


    }




    // 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");
        }
        // 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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickName='" + nickName + '\'' +
                '}';
    }
}

在这里插入图片描述

修改：遍历找到对应节点并替换相关信息
代码示例：

  // 修改节点的信息，根据no编号来修改，即no编号不能改
    public void update(HeroNode newHeroNode){
        // 判断是否为空
        if (head.next == null){
            System.out.println("链表为空");
        }
        // 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 falg = 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
                falg = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        // 根据flag判断是否找到要修改的节点
        if (falg){
            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
1. 先找到需要删除的节点的前一个节点temp
2. temp.next = temp.next.next（即跳过待删除的节点）
3. 被删除的节点，将不会有其它引用指向，会被垃圾回收机制回收
代码示例

// 删除节点
    // 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，时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){ // 已经遍历到链表最后
                break;
            }
            if (temp.next.no == no){    // 找到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);
        }

    }

整体代码

package com.atguigu.linkedlist;

import java.security.Signature;

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 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();
//        // 添加
//        singleLinkedList.add(hero1);
//        singleLinkedList.add(hero2);
//        singleLinkedList.add(hero3);
//        singleLinkedList.add(hero4);


        // 按顺序添加
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);

        // 修改前遍历显示
        singleLinkedList.list();
        // 测试修改节点的代码
        System.out.println("------修改后------");
        HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "玉麒麟", "卢俊义");
        singleLinkedList.update(newHeroNode);

        // 修改后遍历显示
        singleLinkedList.list();

        // 删除一个节点
        System.out.println("------删除------");
        singleLinkedList.del(1);
        singleLinkedList.list();
        System.out.println("-------");
        singleLinkedList.del(4);
        singleLinkedList.list();
        System.out.println("---全删除---");
        singleLinkedList.del(2);
        singleLinkedList.del(3);
        singleLinkedList.list();

    }

}

// SingleLinkedList管理英雄
class SingleLinkedList {
    // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体数据
    private final HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

    // 添加节点到单向链表
    // 思路：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，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(no从小到大)（如果由排名，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，因此我们找的temp是位于添加位置的前一个节点，所以插入不了
        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后面插入
                break;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no) { // 说明希望添加的heroNode编号已经存在
                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("准备插入的英雄编号%d已经存在了，不能加入\n", heroNode.no);
        } else {
            // 插入到链表中，temp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
    public void update(HeroNode newHeroNode) {
        // 判断是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
        }
        // 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 falg = 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
                falg = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        // 根据flag判断是否找到要修改的节点
        if (falg) {
            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
    // 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，时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) { // 已经遍历到链表最后
                break;
            }
            if (temp.next.no == no) {    // 找到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");
        }
        // 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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickName='" + nickName + '\'' +
                '}';
    }
}

运行结果
在这里插入图片描述

面试题：

1. 求单链表中有效节点的个数

代码示例

/**
     * 获取单链表节点个数（如果是带头结点的链表，不需要统计头节点）
     *
     * @param head 链表的头节点
     * @return 有效节点个数
     */
    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;
    }

2. 查找单链表中倒数第k个节点

代码示例

 /**
     * 查找单链表中倒数第k个节点
     * 思路：
     * 1. 编写一个方法，接收head节点，同时接收一个index
     * 2. index表示的是倒数第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，则返回该节点，否则返回null
     */
    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
        }
        // 第一次遍历得到链表长度
        int size = getLength(head);
        // 第二次遍历 size-index，就是倒数的第k个节点
        // 先做一个index校验, 看index是否合理
        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;
    }

3. 单链表的反转

局部截图：
思路：
1. 先定义一个节点reverseHead = new HeroNode(); （相当于新链表的头节点）
2. 从头到尾遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表reverseHead最前端
3. 原来的链表的head.next = reverseHead.next
代码示例

// 将单链表反转
    public static void reverseList(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 ;
        }
        // 定义一个辅助指针，帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode cur = head.next;   //【2】
        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
        while (cur != null){
            next = cur.next;    // 先暂时保存当前节点的下一个节点  //【5】
            cur.next = reverseHead.next;    // 将cur的下一个节点指向新的链表的最前端 【5】放到第一个
            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;

    }

4. 从尾到头打印单链表，要求方式1：反向遍历方式2：Stack栈

分析：
1. 题目要求是逆序打印单链表
2. 方式1：先将单链表进行反转操作，再遍历即可。这样做问题是会破坏原来单链表的结构，不建议
3. 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

// 利用栈先入后出的特点将单链表从尾到头打印
    public static void reversePrint(HeroNode head) {
        if (head.next == null) {
            return; // 空链表，不能打印
        }
        // 创建一个栈，将各个节点压入栈中
        Stack<HeroNode> stack = new Stack<>();
        HeroNode cur = head.next;
        // 将链表中所有节点入栈
        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());
        }
    }

双向链表

遍历：和单链表一样，区别是既可以向前遍历又可以向后遍历
添加（默认添加到双向链表的最后）
1. 先找到双向链表的最后这个节点
2. temp.next = newHeroNode
3. newHeroNode.pre = temp
修改：思路和原理同单向链表
删除：
1. 因为是双向链表，因此，我们可以实现自我删除某个节点
2. 直接找到要删除的这个节点，比如temp
3. temp.pre.next = temp.next
4. temp.next.pre = temp.pre