链表

链表

1. 链表(Linked List)介绍

链表是有序的列表，但是它在内存中的存储如下图所示：

1）链表是以节点的方式来存储的，是链式存储

2）每个节点包含data域，next域：指向下一个节点

3）参照上图，发现链表的各个节点不一定是连续存储的

4）链表分为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（带头节点）逻辑结构示意图如下：

2. 单链表的应用实列

使用带 head 头的单向链表实现 –水浒英雄排行榜管理完成对英雄人物的增删改查操作。注意：只介绍增加、删除和修改，查询后面再介绍。

1）第一种方法：在添加英雄时，直接添加在链表的尾部。

思路示意图：

2) 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(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)

思路分析示意图：

3) 修改节点

分析思路：

(1) 先找到该节点，通过遍历，

(2)　　 temp.name = newHeroNode.name ;

　　　temp.nickname= newHeroNode.nickname

4) 删除节点

思路分析示意图

5）代码实现

package com.hut.linkedlist;

import com.hut.linkedlist.HeroNode;

/*
 * 使用带 head 头的单向链表实现 –水浒英雄排行榜管理完成对英雄人物的增删改查操作。
 * */

public class SingleLinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //进行测试
        //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");
        
        //创建要给的链表
        SingleLinkedList  singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        
/*        //加入,不会按照编号大小排列
        singleLinkedList.add(hero1);
        singleLinkedList.add(hero2);
        singleLinkedList.add(hero3);
        singleLinkedList.add(hero4);
        //显示链表
        singleLinkedList.list();
*/
    
        //加入和插入数据节点
            //会按照编号的大小排列
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        //显示链表
        singleLinkedList.list();
        
        //根据编号删除节点    
        System.out.println("=======================");
        System.out.println("删除前的链表情况：");
        singleLinkedList.list();
        
        singleLinkedList.del(2);
        System.out.println("删除后的链表情况：");
        singleLinkedList.list();

    }

}


//定义单链表SingleLinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList{
    //先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
    
    //添加节点到单链表尾部
            //思路，当不考虑编号顺序时，
            //1、找到当前链表的最后一个节点；2、将最后节点的next指向新的节点
    public void add(HeroNode newHeroNode) {
        //因为head节点不能动，因此需要一个辅助变量遍历  temp
        HeroNode temp = head;
        //遍历链表的最后
        while(true) {
            //找到链表的最后
            if(temp.next == null) {
                break;
            }
            //如果没有找到，temp后移
            temp = temp.next;
        }
        //当while循环结束后,temp就指向了链表的最后
            //将最后节点的next指向新的节点
        temp.next = newHeroNode;
    }
    
    //添加节点到单链表中
            //在添加英雄时，根据编号no将英雄插入到指定的位置
            //(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
    public void addByOrder(HeroNode newHeroNode) {
        //因为头节点不能动，因此通过一个辅助指针(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;  //flag标志添加的编号是否存在，默认为false
        while(true) {
            if(temp.next == null) {  //说明已经在链表的最后
                break;
            }
            if(temp.next.no > newHeroNode.no) {  //位置找到，就在temp的后面插入
                break;
            }else if(temp.next.no == newHeroNode.no) {  //说明要添加的编号已经存在
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //判断flag的值
        if(flag) {  //不能添加，编号已经存在
            System.out.printf("插入英雄的编号%d已经存在，不能再次添加了。
",newHeroNode.no);
        }else {
            //插入链表中，在temp后面
            newHeroNode.next = temp.next;
            temp.next=newHeroNode;
        }
    }
    
    //修改节点信息
            //根据编号no来修改，即no不能改变
        public void update(HeroNode newHeroNode) {
            //判断是否为空
            if(head.next == null) {
                System.out.println("链表为空~~");
                return;
            }
            //找到需要修改的节点，根据编号no
                //定义一个辅助变量
            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) {   //找到要修改的节点
                    flag = true;
                    break;
                }
                temp = temp.next;
            }
            //根据flag判断是否找到要修改的节点
            if(flag) {
                temp.name = newHeroNode.name;
                temp.nickname = newHeroNode.nickname;
            }else {
                System.out.printf("没有找到编号为%d的节点，无法修改~~",newHeroNode.no);
            }
        }
        
        //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. 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的节点
                while(true) {
                    if(temp.next == null) { //已经到了链表的最后
                        break;
                    }
                    if(temp.next.no == no) {  //找到待删除的前一个节点temp
                        flag = true;
                        break;
                    }
                    temp = temp.next;  //temp后移，遍历
                }
                //判断flag是否找到待删除的前一个节点
                if(flag) {
                    temp.next = temp.next.next;
                }else {
                    System.out.printf(" 要删除的%d节点不存在~~",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~~");
            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) {
            //判断链表是否到最后
            if(temp == null) {
                break;
            }
            //输出节点信息
            System.out.println(temp);
            //将temp后移，一定要小心
            temp = temp.next;
        }
    }
}


//定义HeroNode节点，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode{
    public int no;   //编号
    public String name;    //姓名
    public String nickname;    //绰号
    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;
    }

    //为了显示，重写toString方法
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }
    
    
}

3. 单链表面试题

单链表的常见面试题有如下：

1）求单链表中有效节点的个数

核心代码如下：

//求单链表中有效节点的个数
    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）查找单链表中的倒数第K个节点

核心代码如下：

//查找单链表中的倒数第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表示倒数第index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节点开始遍历（size - index）个，就可以得到
        //5、如果找到了，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
        }
        //遍历得到的链表长度
        int size = getLength(head);
        //第二次遍历size - index位置，就是我们要找的第K个节点 
        //先做一个index校验
        if(index <=0 || index > size) {
            return null;
        }
        //定义一个辅助变量，for循环定位倒数的index位置
        HeroNode cur = head.next;
        for(int i =0;i< size - index;i ++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }

3）单链表的反转

思路分析图解：

 

 核心代码如下：

//链表的反转
        //思路：
        //1、先定义一个节点reverseHead = new HeroNode();
        //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的最前端
        //3、原来链表的head.next = reverseHead.next
    public static void reversetList(HeroNode head) {
        //如果当前链表为空，或者只有一个节点，则根本不需要反转，直接返回
        if(head.next == null || head.next.next == null) {
            return;
        }
        //定义一个辅助的变量，帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode cur = head.next;
        HeroNode next = null;//指向当前节点【cur】的下一个节点
        //定义一个新的头节点
        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;   //被取出节点的下一个节点
            cur.next = reverseHead.next;//将 cur 的下一个节点指向新的链表的最前端
            reverseHead.next = cur; //将 cur 连接到新的链表上
            cur = next;//让 cur 后移遍历链表
        }
        //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 【百度，要求方式 1：反向遍历 。 方式 2：Stack 栈】

思路分析图解：

 核心代码如下：

//单链表的逆序打印代码
        //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
    public static void reversePrint(HeroNode head) {
        //判断链表是否为空
        if(head.next == null) {
            return;  
        }
        //创建一个栈，将各个节点压入栈中
        Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
        HeroNode cur = head.next;
        //将链表的所有节点压入栈中
        while(cur != null) {
            stack.push(cur);
            cur = cur.next;    //cur后移，压入下一个节点
        }
        //将栈中的所有节点进行打印，pop出栈
        while(stack.size() > 0) {
            System.out.println(stack.pop());   //栈的特点时先进后出
        }
    }