单链表

Posted 2020-12-18 cire

单链表介绍

单链表（带头结点）逻辑结构示意图如下：

 链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下所示（真实存储结构）：

 

（1）链表是以节点的方式来存储

（2）每个节点包含data域，next域：指向下一个节点。

（3）如图：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，根据实际需求来确定。

（5）当一个节点的Next域中是null的时候表示它是链表的最后节点，即末尾。

 

单链表的实际应用

应用例子：

-》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。

 

 

（1）第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部

 

思路分析示意图：

 

 

 

 （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）修改节点功能

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：

 

 

 

 

 

   1 package com.atguigu.linkedlist;

  2 
  3 import java.util.Stack;
  4 
  5 public class SingleLinkedListDemo {
  6 
  7     public static void main(String[] args) {
  8         //进行测试
  9         //先创建节点
 10         HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
 11         HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
 12         HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
 13         HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
 14         
 15         //创建要给链表
 16         SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
 17         
 18         
 19         //加入
 20         singleLinkedList.add(hero1);
 21         singleLinkedList.add(hero4);
 22         singleLinkedList.add(hero2);
 23         singleLinkedList.add(hero3);
 24 
 25         // 测试一下单链表的反转功能
 26         System.out.println("原来链表的情况~~");
 27         singleLinkedList.list();
 28         
 29 //        System.out.println("反转单链表~~");
 30 //        reversetList(singleLinkedList.getHead());
 31 //        singleLinkedList.list();
 32         
 33         System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
 34         reversePrint(singleLinkedList.getHead());
 35         
 36 /*        
 37         //加入按照编号的顺序
 38         singleLinkedList.addByOrder(hero1);
 39         singleLinkedList.addByOrder(hero4);
 40         singleLinkedList.addByOrder(hero2);
 41         singleLinkedList.addByOrder(hero3);
 42         
 43         //显示一把
 44         singleLinkedList.list();
 45         
 46         //测试修改节点的代码
 47         HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
 48         singleLinkedList.update(newHeroNode);
 49         
 50         System.out.println("修改后的链表情况~~");
 51         singleLinkedList.list();
 52         
 53         //删除一个节点
 54         singleLinkedList.del(1);
 55         singleLinkedList.del(4);
 56         System.out.println("删除后的链表情况~~");
 57         singleLinkedList.list();
 58         
 59         //测试一下 求单链表中有效节点的个数
 60         System.out.println("有效的节点个数=" + getLength(singleLinkedList.getHead()));//2
 61         
 62         //测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
 63         HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 3);
 64         System.out.println("res=" + res);
 65 */        
 66         
 67     }
 68     
 69     //方式2：
 70     //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 ------【百度面试题】


 71     public static void reversePrint(HeroNode head) {
 72         if(head.next == null) {
 73             return;//空链表，不能打印
 74         }
 75         //创建要给一个栈，将各个节点压入栈
 76         Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
 77         HeroNode cur = head.next;
 78         //将链表的所有节点压入栈
 79         while(cur != null) {
 80             stack.push(cur);
 81             cur = cur.next; //cur后移，这样就可以压入下一个节点
 82         }
 83         //将栈中的节点进行打印,pop 出栈
 84         while (stack.size() > 0) {
 85             System.out.println(stack.pop()); //stack的特点是先进后出
 86         }
 87     }
 88     
 89     //将单链表反转---------------------------------------------------------------------------【腾讯面试题】
 90     public static void reversetList(HeroNode head) {
 91         //如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
 92         if(head.next == null || head.next.next == null) {
 93             return ;
 94         }
 95         
 96         //定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
 97         HeroNode cur = head.next;
 98         HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
 99         HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", "");
100         //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
101         //动脑筋
102         while(cur != null) { 
103             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
104             cur.next = reverseHead.next;//将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
105             reverseHead.next = cur; //将cur 连接到新的链表上
106             cur = next;//让cur后移
107         }
108         //将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
109         head.next = reverseHead.next;
110     }
111     
112     //查找单链表中的倒数第k个结点 --------------------------------------------------------【新浪面试题】
113     //思路
114     //1. 编写一个方法，接收head节点，同时接收一个index 
115     //2. index 表示是倒数第index个节点
116     //3. 先把链表从头到尾遍历，得到链表的总的长度 getLength
117     //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
118     //5. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
119     public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
120         //判断如果链表为空，返回null
121         if(head.next == null) {
122             return null;//没有找到
123         }
124         //第一个遍历得到链表的长度(节点个数)
125         int size = getLength(head);
126         //第二次遍历  size-index 位置，就是我们倒数的第K个节点
127         //先做一个index的校验
128         if(index <=0 || index > size) {
129             return null; 
130         }
131         //定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
132         HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
133         for(int i =0; i< size - index; i++) {
134             cur = cur.next;
135         }
136         return cur;
137         
138     }
139     
140     //方法：获取到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)
141     /**
142      * 
143      * @param head 链表的头节点
144      * @return 返回的就是有效节点的个数
145      */
146     public static int getLength(HeroNode head) {
147         if(head.next == null) { //空链表
148             return 0;
149         }
150         int length = 0;
151         //定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
152         HeroNode cur = head.next;
153         while(cur != null) {
154             length++;
155             cur = cur.next; //遍历
156         }
157         return length;
158     }
159 
160 }
161 
162 
163 //定义SingleLinkedList 管理我们的英雄
164 class SingleLinkedList {
165     //先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
166     private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
167     
168     
169     //返回头节点
170     public HeroNode getHead() {
171         return head;
172     }
173 
174     //添加节点到单向链表
175     //思路，当不考虑编号顺序时
176     //1. 找到当前链表的最后节点
177     //2. 将最后这个节点的next 指向 新的节点
178     public void add(HeroNode heroNode) {
179         
180         //因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
181         HeroNode temp = head;
182         //遍历链表，找到最后
183         while(true) {
184             //找到链表的最后
185             if(temp.next == null) {//
186                 break;
187             }
188             //如果没有找到最后, 将将temp后移
189             temp = temp.next;
190         }
191         //当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
192         //将最后这个节点的next 指向 新的节点
193         temp.next = heroNode;
194     }
195     
196     //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
197     //(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
198     public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
199         //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
200         //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
201         HeroNode temp = head;
202         boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
203         while(true) {
204             if(temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后
205                 break; //
206             } 
207             if(temp.next.no > heroNode.no) { //位置找到，就在temp的后面插入
208                 break;
209             } else if (temp.next.no == heroNode.no) {//说明希望添加的heroNode的编号已然存在
210                 
211                 flag = true; //说明编号存在
212                 break;
213             }
214             temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
215         }
216         //判断flag 的值
217         if(flag) { //不能添加，说明编号存在
218             System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入
", heroNode.no);
219         } else {
220             //插入到链表中, temp的后面
221             heroNode.next = temp.next;
222             temp.next = heroNode;
223         }
224     }
225 
226     //修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
227     //说明
228     //1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
229     public void update(HeroNode newHeroNode) {
230         //判断是否空
231         if(head.next == null) {
232             System.out.println("链表为空~");
233             return;
234         }
235         //找到需要修改的节点, 根据no编号
236         //定义一个辅助变量
237         HeroNode temp = head.next;
238         boolean flag = false; //表示是否找到该节点
239         while(true) {
240             if (temp == null) {
241                 break; //已经遍历完链表
242             }
243             if(temp.no == newHeroNode.no) {
244                 //找到
245                 flag = true;
246                 break;
247             }
248             temp = temp.next;
249         }
250         //根据flag 判断是否找到要修改的节点
251         if(flag) {
252             temp.name = newHeroNode.name;
253             temp.nickname = newHeroNode.nickname;
254         } else { //没有找到
255             System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改
", newHeroNode.no);
256         }
257     }
258     
259     //删除节点
260     //思路
261     //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
262     //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
263     public void del(int no) {
264         HeroNode temp = head;
265         boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
266         while(true) {
267             if(temp.next == null) { //已经到链表的最后
268                 break;
269             }
270             if(temp.next.no == no) {
271                 //找到的待删除节点的前一个节点temp
272                 flag = true;
273                 break;
274             }
275             temp = temp.next; //temp后移，遍历
276         }
277         //判断flag
278         if(flag) { //找到
279             //可以删除
280             temp.next = temp.next.next;
281         }else {
282             System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在
", no);
283         }
284     }
285     
286     //显示链表[遍历]
287     public void list() {
288         //判断链表是否为空
289         if(head.next == null) {
290             System.out.println("链表为空");
291             return;
292         }
293         //因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
294         HeroNode temp = head.next;
295         while(true) {
296             //判断是否到链表最后
297             if(temp == null) {
298                 break;
299             }
300             //输出节点的信息
301             System.out.println(temp);
302             //将temp后移， 一定小心
303             temp = temp.next;
304         }
305     }
306 }
307 
308 //定义HeroNode ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
309 class HeroNode {
310     public int no;
311     public String name;
312     public String nickname;
313     public HeroNode next; //指向下一个节点
314     //构造器
315     public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
316         this.no = no;
317         this.name = name;
318         this.nickname = nickname;
319     }
320     //为了显示方法，我们重新toString
321     @Override
322     public String toString() {
323         return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
324     }
325     
326 }

腾讯面试题分析：

 

 

 

 

 

 百度面试题（从尾到头打印链表）分析示意图：

 

 

 建议采取方式2。

 

百度面试题