数据结构--关于链表的一些算法问题
Posted 大扑棱蛾子
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数据结构--关于链表的一些算法问题相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
单向链表逆序问题
注意这里是单向链表,所以只能从头向尾遍历。
单向链表的逆序主要有以下两种方式。
- 使用栈的先进后出特性,将链表中的数据放入栈中然后再从栈中取出
- 头插法,如果仅有一个元素,那么链表的逆序就是自己。如果有多个元素,顺序取出元素,然后讲后一个放到前一个的前面。
这里我们只讲头插法,头插法的效率是 O ( n ) O(n) O(n),使用栈是 O ( 2 n ) O(2n) O(2n)。两个算法的时间复杂度只有常数级的差异。
头插法如下图所示
思路分析
- 如果是只有一个节点或者没有节点就什么都不用做
- 如果多于一个节点,定义一个
head
变量指向头节点,定义一个node
变量指向头结点的下一个节点。 - 将链表中的最后节点指针
last
指向头节点,并将其next
指针设置为null
。这一步其实是非常关键的一步,如果少了这一步会形成循环链表。 - 开始while循环
while(node != null)
- 首先定义一个
next
变量指向node
的下一个节点,这个是我们下次遍历需要处理的节点。 - 让
node.next = head
,这步相当于把当前遍历的这个节点插入到了头节点之前 head = node
,将头节点变更为当前遍历的节点node = next
,将当前节点指向下一个节点,开始新一轮的遍历
- 首先定义一个
- 链表中的
first
指向head
;
代码实现
实现代码如下:
/**
* 反转链表
*/
public void reverse()
// 如果没有元素或只有一个元素则无需反转。
if (this.size <= 1)
return;
this.last = this.first;
Node<E> head = this.first;
// 由于上面的判断,所以这里的next一定是不为空的
Node<E> node = this.first.next;
head.next = null;
while (node != null)
// 取出当前元素的下一个元素
Node<E> next = node.next;
// 将当前元素的next指向头节点
node.next = head;
// 将头节点改为当前元素
head = node;
// 开始遍历下一个元素
node = next;
this.first = head;
代码不多,核心在while循环中,这里一定要想明白。看明白之后一定要写一写,注意这里是自己写,而不是把我写的代码复制到IDE中运行下。
很多人都是“一学就会,一写就废”,就是这个原因,感觉自己看明白了,就认为会了。看明白和写出来是两码事,一定要多写,多练习。
单向链表逆序打印问题
再解决了上面的问题后,这个问题就变得简单了。这个问题有两种方法可以实现,一种是先反转,再打印;一种是采用栈。
先反转再打印会改变原来的数据结构,所以这种方式不推荐。因为使用这种方式需要做两次反转,即 反转
--> 遍历
--> 反转
。所以我们采用栈来处理。
这里采用栈来处理,由于代码很简单,所以我们不再做思路分析,直接上代码。
public void reversePrint()
if (isEmpty())
return;
if (this.size == 0)
System.out.println(this.first.item);
return;
// 遍历元素并将元素依次入栈
Stack<E> stack = new Stack<>();
Node<E> node = this.first;
while (node != null)
stack.push(node.item);
node = node.next;
// 出栈并打印。
while (!stack.empty())
System.out.print(stack.pop() + "\\t");
System.out.println();
约瑟夫问题
约瑟夫(Josephus)问题又叫“约瑟夫环”或“丢手绢问题”。
约瑟夫问题是:N个人围成一圈,从第一个开始报数,第M个将被杀掉,最后剩下一个,其余人都将被杀掉。那么这些人被杀掉的顺序是什么。
思路分析
这里我们采用环形链表的方式来处理,假定报数总是从第一个人开始。
第一个人开始报数,然后数到 M M M后,这个节点的人出列,然后从下一个人继续开始数。
直到最后一个结束,当链表中只剩下一个人的时候,无论数多少最终都是这个人,所以我们可以不用数直接让这个人出列。
如上图:有5人,每次数3个数。
- 第一轮:3号出列,2号的下一个变成4号
- 第二轮:1号出列,5号的下一个变成了2号
- 第三轮:5号出列,4号的下一个变成了2号
- 第四轮:2号出列,这是后仅剩下4号
- 第五轮:4号出列。
代码实现
/**
* 约瑟夫问题
*
* @author jaune
* @since 1.0.0
*/
public class Josephus
private Node first;
private Node last;
private int size;
/**
* 指定有多少人,然后根据人数创建环形链表。
* @param peopleNum 人数
*/
public Josephus(int peopleNum)
// 初始化环形链表
for (int i = 1; i <= peopleNum; i++)
if (this.first == null)
this.first = new Node(i);
this.last = first;
else
Node node = new Node(i);
this.last.next = node;
this.last = node;
// 最后一个的next指向头结点,形成闭环
this.last.next = this.first;
this.size = peopleNum;
public boolean isEmpty()
return this.size == 0;
public List<Integer> kill(int num)
if (num < 1)
throw new RuntimeException("报数的数字必须大于0");
// 保存被杀人的顺序
List<Integer> killSeq = new ArrayList<>(this.size);
// 开始遍历
if (this.size == 1)
killSeq.add(this.first.item);
return killSeq;
int seq = 0;
Node node = this.first;
Node prev = this.last;
while (true)
seq++;
if (seq == num)
// 取出节点
if (node.equals(this.first))
this.first = node.next;
// 移除选中的人,并重新形成闭环
killSeq.add(node.item);
prev.next = node.next;
Node next = node.next;
node.next = null;
node = next;
seq = 0;
this.size--;
this.list();
// 只剩最后一个节点了,当只剩下最后一个节点的时候我们就不用在数了,直接取出即可。
if (prev.equals(node))
killSeq.add(node.item);
this.first = null;
this.last = null;
this.size = 0;
break;
else
prev = node;
node = node.next;
return killSeq;
// 打印每次kill后剩余的人
public void list()
if (this.first == null)
return;
Node node = this.first;
do
System.out.print(node.item + "\\t");
node = node.next;
while (node != null && !node.equals(this.first));
System.out.println();
private static class Node
int item;
Node next;
public Node(int item)
this.item = item;
size其实是可以不用维护的,如果不每次kill完之后都打印剩下的人,那么可以删掉list
方法,这时候first
也是不用维护的,这样程序会简洁很多。
以上是关于数据结构--关于链表的一些算法问题的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章