第二章-数据结构之链表
程序员文章站
2022-05-26 11:33:39
...
第二章-链表
1.链表(Linked List)介绍
1.1 内存结构
- 链表是以节点的方式来存储的,是链式存储
- 每个节点包含 data 域：存放数据， next 域：指向下一个节点
- 链表的各个节点不一定是连续存储，比如a1的地址是150，而next指向的a2地址是110
- 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表
1.2 逻辑结构
链表的逻辑结构虽然看起来像是连续的，但实际上的结构如1.1的内存结构所示，链表的存储空间是不连续的
2.链表的应用场景
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
第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
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)
2.1 直接插入链表
//第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 将Hero对象加入链表
singleLinkedList.add(hero1);
singleLinkedList.add(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
//遍历链表并显示
singleLinkedList.list();
}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
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,"","");
//添加节点到单向链表
/**
* 思路，当不考虑编号顺序时
* 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变量 temp
HeroNode temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将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[遍历链表]
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; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
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;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
程序运行结果
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
2.2 按顺序插入链表
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)
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
//遍历链表并显示
singleLinkedList.list();
}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
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,"","");
// 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)
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
// 因为是单链表，因此我们找的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标识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的后面插入
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
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) { // 如果flag为true，不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
} else {
// 插入到链表中, temp的后面
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
// 显示链表[遍历链表]
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; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
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;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
程序运行结果
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
2.3 修改单链表的节点信息
思路
(1) 先找到该节点，通过遍历
(2) temp.name = newHeroNode.name ;
temp.nickname= newHeroNode.nickname
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 将Hero对象加入链表
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
// singleLinkedList.add(hero4);
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
System.out.println("修改前的链表情况:");
singleLinkedList.list();
// 测试修改节点的代码
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "小玉");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况:");
singleLinkedList.list();
}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
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,"","");
//添加节点到单向链表
/**
* 思路，当不考虑编号顺序时
* 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变量 temp
HeroNode temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将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
// (如果有这个排名，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
// 因为是单链表，因此我们找的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标识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的后面插入
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
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) { // 如果flag为true，不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
} else {
// 插入到链表中, temp的后面
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.
// 说明
// 1. 根据 newHeroNode 的 no编号 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
// 判断是否空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空~");
return;
}
// 找到需要修改的节点, 根据no编号查找
// 定义一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
//遍历当前链表
while (true) {
if (temp == null) {
break; // 已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; //temp后移
}
// 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 { // 没有找到
System.out.printf("没有找到 编号为 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 显示链表[遍历链表]
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; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
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;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
程序运行结果
修改前的链表情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
修改后的链表情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=小玉]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
2.4 删除单链表的节点
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 将Hero对象加入链表
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
// singleLinkedList.add(hero4);
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
System.out.println("修改前的链表情况:");
singleLinkedList.list();
// 测试修改节点的代码
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "小玉");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况:");
singleLinkedList.list();
//删除节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.del(4);
System.out.println("删除后的链表情况:");
singleLinkedList.list();
}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
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,"","");
//添加节点到单向链表
/**
* 思路，当不考虑编号顺序时
* 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变量 temp
HeroNode temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将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
// (如果有这个排名，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
// 因为是单链表，因此我们找的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标识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的后面插入
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
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) { // 如果flag为true，不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
} else {
// 插入到链表中, temp的后面
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.
// 说明
// 1. 根据 newHeroNode 的 no编号 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
// 判断是否空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空~");
return;
}
// 找到需要修改的节点, 根据no编号查找
// 定义一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
//遍历当前链表
while (true) {
if (temp == null) {
break; // 已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; //temp后移
}
// 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 { // 没有找到
System.out.printf("没有找到 编号为 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 删除节点
// 思路
// 1. head节点 不能动，因此我们需要一个temp辅助节点(指针)找到待删除节点的前一个节点
// 2. 我们在比较时，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; // 标识是否找到待删除节点的前一个节点
while (true) {
if (temp.next == null) { // 已经遍历到链表的最后
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[遍历链表]
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; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
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;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
程序运行结果
修改前的链表情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
修改后的链表情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=小玉]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
删除后的链表情况:
HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=小玉]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
3.单链表的常见面试题
3.1 求单链表中的有效节点个数
//方法：获取单链表有效节点的个数(如果是带头结点的链表，需求不统计头节点)
/**
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的就是有效节点的个数
*/
public static int getLength(HeroNode head) {
if (head.next == null) { // 空链表
return 0;
}
int length = 0;
// 定义一个辅助的变量(指针), 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;
}
测试代码
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
//删除节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.del(4);
// 测试一下 求单链表中有效节点的个数
System.out.println("有效的节点个数=" + getLength(singleLinkedList.getHead()));// 2
}
程序运行结果
有效的节点个数=2
3.2 查找单链表中的倒数第k个节点[新浪面试题]
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 将Hero对象加入链表
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
// singleLinkedList.add(hero4);
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
System.out.println("修改前的链表情况:");
singleLinkedList.list();
// 测试修改节点的代码
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "小玉");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况:");
singleLinkedList.list();
//删除节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.del(4);
System.out.println("删除后的链表情况:");
singleLinkedList.list();
// 测试一下 求单链表中有效节点的个数
System.out.println("有效的节点个数=" + getLength(singleLinkedList.getHead()));// 2
// 测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 2);
System.out.println("res=" + res);
}
//方法：获取单链表有效节点的个数(如果是带头结点的链表，需求不统计头节点)
/**
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的就是有效节点的个数
*/
public static int getLength(HeroNode head) {
if (head.next == null) { // 空链表
return 0;
}
int length = 0;
// 定义一个辅助的变量(指针), 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;
}
// 查找单链表中的倒数第k个结点
// 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. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
// 判断如果链表为空，返回null
if (head.next == null) { //链表为空
return null;// 没有找到
}
// 第一次遍历得到链表的长度(节点个数)
int size = getLength(head);
// 第二次遍历到 (size-index) 的位置，就是我们倒数的第K个节点
// 先做一个index的校验
if (index <= 0 || index > size) {
return null;
}
// 定义辅助变量 cur， 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;
}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
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,"","");
//返回头结点head
public HeroNode getHead() {
return head;
}
//添加节点到单向链表
/**
* 思路，当不考虑编号顺序时
* 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变量 temp
HeroNode temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将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
// (如果有这个排名，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
// 因为是单链表，因此我们找的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标识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的后面插入
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
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) { // 如果flag为true，不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
} else {
// 插入到链表中, temp的后面
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.
// 说明
// 1. 根据 newHeroNode 的 no编号 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
// 判断是否空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空~");
return;
}
// 找到需要修改的节点, 根据no编号查找
// 定义一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
//遍历当前链表
while (true) {
if (temp == null) {
break; // 已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; //temp后移
}
// 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 { // 没有找到
System.out.printf("没有找到 编号为 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 删除节点
// 思路
// 1. head节点 不能动，因此我们需要一个temp辅助节点(指针)找到待删除节点的前一个节点
// 2. 我们在比较时，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; // 标识是否找到待删除节点的前一个节点
while (true) {
if (temp.next == null) { // 已经遍历到链表的最后
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[遍历链表]
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; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
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;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
测试运行结果
修改前的链表情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
修改后的链表情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=小玉]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
删除后的链表情况:
HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=小玉]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
有效的节点个数=2
res=HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=小玉]
3.3 单链表的反转[腾讯面试题,有点难度]
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 将Hero对象加入链表
singleLinkedList.add(hero1);
singleLinkedList.add(hero4);
singleLinkedList.add(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况:");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转单链表:");
reversetList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
}
//将单链表进行反转
public static void reversetList(HeroNode head) { //给定要反转链表的头结点
//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;
}
//定义一个辅助变量(指针),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
//新建一个链表
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，因为后面需要使用
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
}
// 将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
head.next = reverseHead.next;
}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
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,"","");
//返回头结点head
public HeroNode getHead() {
return head;
}
//添加节点到单向链表
/**
* 思路，当不考虑编号顺序时
* 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变量 temp
HeroNode temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将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[遍历链表]
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; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
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;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
程序运行结果
原来链表的情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
反转单链表:
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
3.4 从尾到头打印单链表[百度面试题]
//演示栈Stack的基本使用
public class TestStack {
public static void main(String[] args) {
Stack<String> stack = new Stack<>();
//入栈操作
stack.add("jack");
stack.add("tom");
stack.add("smith");
//出栈
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop());//pop就是将栈顶的数据取出
}
}
}
程序运行结果
smith
tom
jack
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");
// 创建链表对象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 将Hero对象加入链表
singleLinkedList.add(hero1);
singleLinkedList.add(hero4);
singleLinkedList.add(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
System.out.println("原来链表的情况:");
singleLinkedList.list();
System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构");
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
}
// 使用方式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
public static void reversePrint(HeroNode head) { //给定链表的头结点
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
Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
//定义一个辅助变量(指针)，遍历链表
HeroNode cur = head.next;
// 将链表的所有节点压入栈
while (cur != null) {
stack.push(cur); //将cur节点压入栈中
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()); // stack的特点是先进后出
}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
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,"","");
//返回头结点head
public HeroNode getHead() {
return head;
}
//添加节点到单向链表
/**
* 思路，当不考虑编号顺序时
* 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变量 temp
HeroNode temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将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[遍历链表]
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; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
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;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
程序运行结果
原来链表的情况:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
3.5 合并两个有序的单链表，合并之后的链表仍然有序
public class MergeList {
public static void main(String[] args) {
SingleLinkedList list1 = new SingleLinkedList();
list1.add(new Node(1));
list1.add(new Node(3));
list1.add(new Node(5));
list1.add(new Node(7));
list1.add(new Node(9));
SingleLinkedList list2 = new SingleLinkedList();
list2.add(new Node(2));
list2.add(new Node(4));
list2.add(new Node(6));
list2.add(new Node(6));
list2.add(new Node(8));
list2.add(new Node(10));
list2.add(new Node(11));
list2.add(new Node(12));
// 合并链表
SingleLinkedList mergeList = merge(list1.head, list2.head);
System.out.println("合并后的链表如下:");
mergeList.show();
}
public static SingleLinkedList merge(Node head1,Node head2) {
//创建新链表的头结点
Node head = new Node(0);
SingleLinkedList mergeList = new SingleLinkedList();
mergeList.head = head;
Node temp = head;
Node temp1 = head1.next;
Node temp2 = head2.next;
while (temp1 != null && temp2 != null) {
if(temp1.data <= temp2.data) {
temp.next = temp1;
temp1 = temp1.next;
}else {
temp.next = temp2;
temp2 = temp2.next;
}
temp = temp.next;
}
while (temp1 != null) {
temp.next = temp1;
temp1 = temp1.next;
}
while (temp2 != null) {
temp.next = temp2;
temp2 = temp2.next;
}
return mergeList;
}
}
//定义链表管理节点
class SingleLinkedList {
//首先定义一个头结点，头节点不要动, 不存放具体的数据
Node head = new Node(0);
//添加节点到单链表，要求排好序，如果数据相等，则直接插入
public void add(Node node) {
//定义一个指针
Node temp = head;
while (true) {
if(temp.next == null) { //说明temp已经在链表的最后
//直接在temp的后面插入节点
temp.next = node;
break;
}
if (temp.next.data > node.data) {
// 插入到链表中, temp的后面
node.next = temp.next;
temp.next = node;
break;
}else if (temp.next.data == node.data) {
//如果要添加的数据与temp的下一个节点的数据相等
//就直接在temp的下一个节点的后面插入即可
temp.next.next = node;
break;
}
temp = temp.next; // 后移，遍历当前链表
}
}
//遍历链表
public void show() {
// 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
Node temp = head.next; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//创建节点类
class Node {
public Integer data; //数据
public Node next; //指向下一个节点
public Node(Integer data) {
this.data = data;
}
@Override
public String toString() {
return "Node{" +
"data=" + data +
'}';
}
}
程序运行结果
合并后的链表如下:
Node{data=1}
Node{data=2}
Node{data=3}
Node{data=4}
Node{data=5}
Node{data=6}
Node{data=6}
Node{data=7}
Node{data=8}
Node{data=9}
Node{data=12}
4.双向链表
单向链表和双向链表的区别
1.单向链表， 查找的方向只能是一个方向， 而双向链表可以向前或者向后查找
2.单向链表不能自我删除， 需要靠辅助节点 ， 而双向链表， 则可以自我删除， 所以前面我们单链表删除时节点， 总是找到 temp ，temp 是待删除节点的前一个节点(认真体会)
4.1 链表节点的定义
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode2 {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
public HeroNode2 next; // 指向下一个节点，默认为null
public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点，默认为null
//构造器
public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickName = nickname;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode2 [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
4.2 双向链表遍历
//遍历双向链表的方法
// 显示链表[遍历链表]
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
HeroNode2 temp = head.next; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
4.3 尾部插入节点
//添加一个节点到双向链表的最后
public void add(HeroNode2 heroNode){
//因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助变量 temp
HeroNode2 temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
//形成一个双向链表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
4.4 按顺序插入节点
// 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)
public void addByOrder(HeroNode2 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
HeroNode2 temp = head;
boolean flag = false; // flag标识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的后面插入
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
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) { // 如果flag为true，不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
} else {
// 插入到链表中, temp的后面
// heroNode 指向 temp 节点的下一个节点
heroNode.next = temp.next;
if(temp.next != null) {
temp.next.pre = heroNode;
}
// temp 节点指向 heroNode 节点
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
}
4.5 修改节点信息
// 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
// 只是 节点类型改成 HeroNode2
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
// 判断是否空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空~");
return;
}
// 找到需要修改的节点, 根据no编号查找
// 定义一个辅助变量
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
//遍历当前链表
while (true) {
if (temp == null) {
break; // 已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; //temp后移
}
// 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 { // 没有找到
System.out.printf("没有找到 编号为 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
4.6 删除节点
// 从双向链表中删除一个节点,
// 说明
// 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
// 2 找到后，自我删除即可
public void del(int no) {
// 判断当前链表是否为空
if (head.next == null) {// 空链表
System.out.println("链表为空，无法删除");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
boolean flag = false; // 标识是否找到待删除节点的
while (true) {
if (temp == null) { // 已经到链表的最后
break;
}
if (temp.no == no) {
// 找到的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;[单向链表]
temp.pre.next = temp.next;
// 这里我们的代码有问题?
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针异常
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
} else {
System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
}
}
4.7 双向链表测试结果
双向链表的测试:
HeroNode2 [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode2 [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode2 [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode2 [no=5, name=林冲, nickName=豹子头]
按顺序插入后的情况
HeroNode2 [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode2 [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode2 [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode2 [no=4, name=Heygo, nickName=Heygogo]
HeroNode2 [no=5, name=林冲, nickName=豹子头]
HeroNode2 [no=6, name=Oneby, nickName=Onebyone]
修改后的链表情况:
HeroNode2 [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode2 [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode2 [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode2 [no=4, name=Heygo, nickName=Heygogo]
HeroNode2 [no=5, name=公孙胜, nickName=入云龙]
HeroNode2 [no=6, name=Oneby, nickName=Onebyone]
删除后的链表情况:
HeroNode2 [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode2 [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode2 [no=4, name=Heygo, nickName=Heygogo]
HeroNode2 [no=5, name=公孙胜, nickName=入云龙]
HeroNode2 [no=6, name=Oneby, nickName=Onebyone]
4.8 双向链表所有代码
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试
System.out.println("双向链表的测试:");
// 先创建节点
HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(5, "林冲", "豹子头");
// 创建一个双向链表
DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.add(hero1);
doubleLinkedList.add(hero2);
doubleLinkedList.add(hero3);
doubleLinkedList.add(hero4);
doubleLinkedList.list();
// 测试按需插入
doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode2(4, "Heygo", "Heygogo"));
doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode2(6, "Oneby", "Onebyone"));
System.out.println("按顺序插入后的情况");
doubleLinkedList.list();
// 修改
HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(5, "公孙胜", "入云龙");
doubleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况:");
doubleLinkedList.list();
// 删除
doubleLinkedList.del(3);
System.out.println("删除后的链表情况:");
doubleLinkedList.list();
}
}
//创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
//先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0,"","");
//返回头结点head
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
//添加一个节点到双向链表的最后
public void add(HeroNode2 heroNode){
//因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助变量 temp
HeroNode2 temp = head; //相当于此时的指针指向head节点
//遍历链表，找到最后的节点
while (true) {
//找到链表的最后一个节点
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后的节点，就将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
//形成一个双向链表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
// 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)
public void addByOrder(HeroNode2 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
HeroNode2 temp = head;
boolean flag = false; // flag标识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的后面插入
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
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) { // 如果flag为true，不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
} else {
// 插入到链表中, temp的后面
// heroNode 指向 temp 节点的下一个节点
heroNode.next = temp.next;
if(temp.next != null) {
temp.next.pre = heroNode;
}
// temp 节点指向 heroNode 节点
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
}
// 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
// 只是 节点类型改成 HeroNode2
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
// 判断是否空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空~");
return;
}
// 找到需要修改的节点, 根据no编号查找
// 定义一个辅助变量
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
//遍历当前链表
while (true) {
if (temp == null) {
break; // 已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; //temp后移
}
// 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 { // 没有找到
System.out.printf("没有找到 编号为 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 从双向链表中删除一个节点,
// 说明
// 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
// 2 找到后，自我删除即可
public void del(int no) {
// 判断当前链表是否为空
if (head.next == null) {// 空链表
System.out.println("链表为空，无法删除");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
boolean flag = false; // 标识是否找到待删除节点的
while (true) {
if (temp == null) { // 已经到链表的最后
break;
}
if (temp.no == no) {
// 找到的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;[单向链表]
temp.pre.next = temp.next;
// 这里我们的代码有问题?
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针异常
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
} else {
System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
}
}
//遍历双向链表的方法
// 显示链表[遍历链表]
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
HeroNode2 temp = head.next; //辅助变量指向第一个节点
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移，一定要记得后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象就是一个节点
class HeroNode2 {
public int no; //编号
public String name; //名字
public String nickName; //昵称
public HeroNode2 next; // 指向下一个节点，默认为null
public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点，默认为null
//构造器
public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickName = nickname;
}
// 为了显示方便，重写toString方法，注意不要打印next，能够清晰一点
@Override
public String toString() {
return "HeroNode2 [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
5.单向环形链表
5.1 单向环形链表图解
5.2 约瑟夫问题
Josephu 问题为： 设编号为 1， 2， … n 的 n 个人围坐一圈， 约定编号为 k（1<=k<=n） 的人从 1 开始报数， 数到 m 的那个人出列， 它的下一位又从 1 开始报数， 数到 m 的那个人又出列， 依次类推， 直到所有人出列为止， 由此产生一个出队编号的序列。
思路
用一个不带头结点的循环链表来处理 Josephu 问题： 先构成一个有 n 个结点的单循环链表， 然后由 k 结点起从 1 开始计数， 计到 m 时， 对应结点从链表中删除， 然后再从被删除结点的下一个结点又从 1 开始计数， 直到最后一个结点从链表中删除算法结束。
5.3 环形链表的构建与遍历
5.3.1 Boy 节点的定义
//创建一个Boy类，表示一个节点
class Boy {
private int no; //编号
private Boy next; //指向下一个节点，默认为null
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}
5.3.2 单向循环链表的定义
//创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个first节点,当前没有编号
private Boy first = null;
//添加小孩节点，构建成一个环形的链表
public void addBoy(int nums) { //添加的节点个数
//nums 做一个数据的校验
if(nums < 1) {
System.out.println("nums的值不正确!");
return;
}
Boy curBoy = null; // 辅助变量(指针)，帮助构建环形链表
//使用for循环来创建环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
//根据编号，创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个小孩
if (i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first); //构成环状
curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
}else {
curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
boy.setNext(first); // 构成环状
curBoy = boy; // curBoy 指针后移
}
}
}
// 遍历当前的环形链表
public void showBoy() {
//先判断链表是否为空
if(first == null) {
System.out.println("没有任何小孩");
return;
}
// 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
if (curBoy.getNext() == first) { // 说明已经遍历完毕
break;
}
curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy指针后移
}
}
}
public static void main(String[] args) {
// 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
}
程序运行结果
小孩的编号 1
小孩的编号 2
小孩的编号 3
小孩的编号 4
小孩的编号 5
5.4 约瑟夫问题代码实现
//根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
/**
* @param startNo 表示从第几个小孩开始数数
* @param countnum 表示数几下
* @param nums 表示最初有多少小孩在圈中
*/
public void countBoy(int startNo,int countnum,int nums) {
//先对数据进行校验
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("参数输入有误，请重新输入!");
return;
}
//创建一个辅助指针，帮助小孩出圈
Boy helper = first;
// 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
while (true) {
if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//小孩报数前，先让first 和 helper 移动 k-1次
for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 让 first 和 helper 指针同时 移动 countNum - 1, 然后出圈
//这里是一个循环操作，直到圈中只有一个节点
while (true) {
if (helper == first) { //说明圈中只有一个节点
break;
}
//让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
for (int j = 0; j < countnum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
// 这时将first指向的小孩节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first);
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
}
public static void main(String[] args) {
// 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
// 测试一把小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5); // 2->4->1->5->3
}
程序运行结果
小孩的编号 1
小孩的编号 2
小孩的编号 3
小孩的编号 4
小孩的编号 5
小孩2出圈
小孩4出圈
小孩1出圈
小孩5出圈
最后留在圈中的小孩编号3
5.5 约瑟夫问题所有代码
public class Josephu {
public static void main(String[] args) {
// 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
// 测试一把小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5); // 2->4->1->5->3
}
}
//创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个first节点,当前没有编号
private Boy first = null;
//添加小孩节点，构建成一个环形的链表
public void addBoy(int nums) { //添加的节点个数
//nums 做一个数据的校验
if(nums < 1) {
System.out.println("nums的值不正确!");
return;
}
Boy curBoy = null; // 辅助变量(指针)，帮助构建环形链表
//使用for循环来创建环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
//根据编号，创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个小孩
if (i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first); //构成环状
curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
}else {
curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
boy.setNext(first); // 构成环状
curBoy = boy; // curBoy 指针后移
}
}
}
// 遍历当前的环形链表
public void showBoy() {
//先判断链表是否为空
if(first == null) {
System.out.println("没有任何小孩");
return;
}
// 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
if (curBoy.getNext() == first) { // 说明已经遍历完毕
break;
}
curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy指针后移
}
}
//根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
/**
* @param startNo 表示从第几个小孩开始数数
* @param countnum 表示数几下
* @param nums 表示最初有多少小孩在圈中
*/
public void countBoy(int startNo,int countnum,int nums) {
//先对数据进行校验
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("参数输入有误，请重新输入!");
return;
}
//创建一个辅助指针，帮助小孩出圈
Boy helper = first;
// 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
while (true) {
if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//小孩报数前，先让first 和 helper 移动 k-1次
for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 让 first 和 helper 指针同时 移动 countNum - 1, 然后出圈
//这里是一个循环操作，直到圈中只有一个节点
while (true) {
if (helper == first) { //说明圈中只有一个节点
break;
}
//让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
for (int j = 0; j < countnum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
// 这时将first指向的小孩节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first);
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
}
}
//创建一个Boy类，表示一个节点
class Boy {
private int no; //编号
private Boy next; //指向下一个节点，默认为null
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}
下一篇： JS实现探测网站链接的方法