package com.linkedlist;

import java.security.PublicKey;
import java.util.Stack;

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //进行测试
        //先创建节点
        HeroNode heroNode1=new HeroNode(1,"宋江","及时雨");
        HeroNode heroNode2=new HeroNode(2,"卢俊义","玉麒麟");
        HeroNode heroNode3=new HeroNode(3,"吴用","智多星");
        HeroNode heroNode4=new HeroNode(4,"林冲","豹子头");

        //创建链表
        SingleLinkedList singleLinkedList=new SingleLinkedList();
        //加入
        singleLinkedList.add(heroNode1);
       // singleLinkedList.add(heroNode2);
        singleLinkedList.add(heroNode3);
      //  singleLinkedList.add(heroNode4);

        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode1);
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode4);
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
        singleLinkedList.addByOrder(heroNode2);

        //显示
        singleLinkedList.list();


        //修改节点
        HeroNode newHeroNode=new HeroNode(2,"小卢","玉麒麟~");
        singleLinkedList.update(newHeroNode);

        //显示
        System.out.println("\\n修改后的节点");
        singleLinkedList.list();

        //删除节点
        singleLinkedList.del(1);
       // singleLinkedList.del(2);
      //  singleLinkedList.del(3);
        System.out.println("\\n删除后的节点");
        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()));


     //测试一下看看是否得到了倒数第k个节点
        HeroNode res=findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),3);
        System.out.println("倒数节点res="+res);


        //测试单链表反转
        System.out.println("\\n单链表反转前的节点");
        singleLinkedList.list();
        System.out.println("\\n单链表反转后的节点");
        reversetList(singleLinkedList.getHead());
        singleLinkedList.list();


       // 逆序打印单链表
        System.out.println("\\n逆序打印单链表");
        reversePrint(singleLinkedList.getHead());

    }


  /* 从尾到头打印单链表 【百度】 思路
1. 上面的题的要求就是逆序打印单链表.
2. 方式1： 先将单链表进行反转操作，然后再遍历即可，这样的做的问题是会破坏原来的单链表的结构，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.
            举例演示栈的使用 Stack*/
public static void reversePrint(HeroNode heroNode){
    if(heroNode.next==null){
        return;//空链表，不能打印
    }
    //创建要给一个栈，将各个节点压入栈
    Stack<HeroNode> stack=new Stack<HeroNode>();
    HeroNode cur=heroNode.next;
    //将链表的所有节点压入栈
    while (cur!=null){
        stack.push(cur);
        cur=cur.next;//cur后移，这样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
    }
}





    //将单链表反转【百度面试题】
    public static void reversetList(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;
        }
        //定义一个辅助的指针（变量），帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode cur = head.next;
        HeroNode next = null;//指向节点【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，并在新的链表reverseHead的最前端
        //动脑筋
        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连接到新链表上
            cur = next;//让cur后移
        }
        //将head.next指向reverseHead.next，实现链表反转
        head.next=reverseHead.next;
    }


    //查找单链表中的倒数第k个节点【新浪面试题】
    //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，得到链表的总的长度
    //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，则返回改节点，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
        }
        //第一个遍历得到链表的长度（节点个数）
        int size=getLength(head);
        //第二次遍历size-index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;
        }
        //定义给辅助变量,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;
    }




    //方式：获取单链表的节点的个数（如果是带头结点的链表，需求不统计·头节点）
    /*
     *
     * head链表的头节点
     *返回的是有效结点的个数
     * */

    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
        HeroNode cur=head.next;
        while (cur!=null){
            length++;
            cur=cur.next;//遍历
        }
        return length;
    }



}



//定义一个SingleLinkedList 管理我们的英雄
class SingleLinkedList{
    //先初始化一个头节点，头节点不用动
    private HeroNode head=new HeroNode(0,"","");


    //返回头节点
    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遍历temp
        HeroNode temp=head;
          int i=0;
        //遍历链表，找到最后
        while (true){
            //找到链表最后
            if(temp.next==null){
                break;
            }
            //如果没有找到最后，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，因此我仍然通过一个辅助指针（变量)来辅助找到位置
        //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，否则插入不了
        HeroNode temp=head;
        boolean flag=false;//标志添加的编号是否存在，默认为false
        while (true){
            if(temp.next==null){//说明temp是已经在链表最后
                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) {
                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来修改即可
    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no编写
        //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;//已经遍历完链表
            }
            if(temp.no==newHeroNode.no){
                //找到
                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 {
            //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
    //思路
    //1.head不能动，因此我们需要一个temp辅助节点到待删除节点的前一个节点
    //2.说明我们在比较时，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;//标记是否找到删除节点
        while (true){
            if(temp.next==null){//已经到链表最后
                break;
            }
            if(temp.next.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;
        }
        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");
            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，
            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 + '\\'' +

                '}';
    }

}

双向链表应用实例

使用带head头的双向链表实现 –水浒英雄排行榜管理单向链表的缺点分析: 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。

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).

分析双向链表的遍历，添加，修改，删除的操作思路===》

代码实现 1) 遍历 方法和单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找

2) 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;

3) 修改思路和原来的单向链表一样.

4) 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;

package com.linkedlist;


/*
*
*
* 双向链表
*
* git
*/
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 heroNode1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode2 heroNode2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode2 heroNode3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode2 heroNode4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");

        //创建一个双向链表
        //1.第一种添加方式
        DoubleLinkedList doubleLinkedList=new DoubleLinkedList();
       doubleLinkedList.add(heroNode1);
//        doubleLinkedList.add(heroNode2);
//        doubleLinkedList.add(heroNode3);
        doubleLinkedList.add(heroNode4);
//
        doubleLinkedList.list();

        //1.第二种添加方式，有序添加
       // DoubleLinkedList doubleLinkedList=new DoubleLinkedList();
        doubleLinkedList.addByOrder(heroNode1);
        doubleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
     //   doubleLinkedList.addByOrder(heroNode4);
        doubleLinkedList.addByOrder(heroNode2);

        doubleLinkedList.list();


        //修改双向链表测试测试
        HeroNode2 node2=new HeroNode2(2, "小义", "麒麟");
        doubleLinkedList.update(node2);
        System.out.println("修改后");
        doubleLinkedList.list();

        //删除
        doubleLinkedList.del(4);
        doubleLinkedList.del(1);
        System.out.println("删除后");
        doubleLinkedList.list();

    }

}
    //创建一个双向链表的类
    class DoubleLinkedList {
        //先初始化一个头节点，头节点不用动
        private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");

        //返回头节点
        public HeroNode2 getHead() {
            return head;
        }

        //遍历双向链表的方法

        //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
            HeroNode2 temp = head.next;
            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，
                temp = temp.next;
            }
        }

        //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遍历temp
            HeroNode2 temp = head;
            int i = 0;
            //遍历链表，找到最后
            while (true) {
                //找到链表最后
                if (temp.next == null) {
                    break;
                }
                //如果没有找到最后，将temp后移

                temp = temp.next;
            }
            //当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
            //将最后节点的next，指向新的节点
            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，因此我仍然通过一个辅助指针（变量)来辅助找到位置
            //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，否则插入不了
            HeroNode2 temp=head;
            boolean flag=false;//标志添加的编号是否存在，默认为false
            while (true){
                if(temp.next==null){//说明temp是已经在链表最后
                    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) {
                    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;
                heroNode.pre=temp;
                if (temp.next != null) {
                    heroNode.next.pre=heroNode;
                }
                temp.next=heroNode;

            }

        }

        //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选链表一样
        public void update(HeroNode2 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no编写
            //定义一个辅助变量
            HeroNode2 temp = head.next;
            boolean flag = false;//表示是否找到该节点
            while (true) {
                if (temp == null) {
                    break;//已经遍历完链表
                }
                if (temp.no == newHeroNode.no) {
                    //找到
                    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 {
                //没有找到
                System.out.printf("没有找到编号%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//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) {
                System.out.println("链表为空，无法删除");
                return;
            }

            HeroNode2 temp = head.next;
            boolean flag = false;//标记是否找到删除节点
            while (true) {
                if (temp == null) {//已经到链表最后
                    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;【单向链表方法】
                temp.pre.next = temp.next;
                //这里代码有问题？
                //如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则会空指针异常
                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);
            }
        }


    }

    //定义HeroNode，每个HeroNode 对象就是一个节点
    class HeroNode2 {
        public int no;
        public String name;
        public String nickname;
        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;
        }

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

                    '}';
        }

    }

单向环形链表应用场景

Josephu(约瑟夫、约瑟夫环) 问题 Josephu 问题为：

Josephu(约瑟夫、约瑟夫环) 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。提示：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

生成环形链表思路：

构建一个单向的环形链表思路 1. 先创建第一个节点, 让 first 指向该节点，并形成环形 2. 后面当我们每创建一个新的节点，就把该节点，加入到已有的环形链表中即可. 遍历环形链表 1. 先让一个辅助指针(变量) curBoy，指向first节点 2. 然后通过一个while循环遍历该环形链表即可 curBoy.next == first 结束

思路：

根据用户的输入，生成一个小孩出圈的顺序 n = 5 , 即有5个人 k = 1, 从第一个人开始报数 m = 2, 数2下 1. 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. 补充：小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次 2. 当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时的移动 m - 1 次 3. 这时就可以将first 指向的小孩节点出圈 first = first .next helper.next = first 原来first 指向的节点就没有任何引用，就会被回收出圈的顺序 2->4->1->5->3

package com.linkedlist;

public class Josefu {

    public static void main(String[] args) {

        //测试看看构建环形链表和遍历是否可以
        CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList=new CircleSingleLinkedList();
        circleSingleLinkedList.addBody(5);
        circleSingleLinkedList.showBoy();

        //测试小孩出圈
        circleSingleLinkedList.countBoy(1,2,5);//2>4>1>5>3

    }
}

    //创建一个环形
    class CircleSingleLinkedList{
        //创建一个first节点，当前没有编号
        private Boy first=null;


        //根据用户的输入，计算出小孩的出圈的顺序
        /*
        * @startNo 表示从第几个小孩开始数数
        * @countNUm 表示数几下
        * @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;
            }
            //创建要给辅助指针，帮助完成小孩出圈
            Boy helper=first;
            //需求创建一个辅助加载指针（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();
            }
            //当小孩报数时，让first和helper指针同时的移动m-1次，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){
                    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指向的小孩出圈
                first=first.getNext();
                helper.setNext(first);
            }
          System.out.printf("最后留着圈中的小孩编号%d\\n",first.getNo());


        }

        //添加小孩节点，构建一个环形的链表
        public void addBody(int nums){
            //nums做一个数据校验
            if(nums<1){
                System.out.println("nums的值不正确");
                return;
            }
            Boy curBoy=null;//辅助指针，帮助构建环形链表
            //使用for来创建我们的环形链表
            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
                    curBoy=first;//r让curBoy指向第一个小孩
                }else {
                    curBoy.setNext(boy);
                    boy.setNext(first);
                    curBoy=boy;
                }

            }

        }
        //遍历当前的环形链表
        public void showBoy(){
            //判断链表是否为空
            if(first==null){
                System.out.println("链表为空，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后移

            }

        }
    }

    //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;
        }
    }