快速找到未知长度单链表的中间节点

Posted 2020-10-02

在讨论之前，我们首先首先要明白，什么是单链表？

单链表：链接方式存储的线性表

单链表的结点结构
  ┌──┬──┐
  │data│next│
  └──┴──┘ 
      　data域--存放结点值的数据域
      　next域--存放结点的直接后继的地址（位置）的指针域（链域）
注意：
   　 ①链表通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的。
    　②每个结点只有一个链域的链表称为单链表（Single Linked List）。

那么我们先用java设计一下我们的单链表

public class MyLinkedList<E> {
    Node<E> first;
    Node<E> last;

    public MyLinkedList() {
        super();
    }

    public void add(E e) {
        if (first == null) {
            first = new Node<E>(e, null);
        } else {
            if (last == null) {
                last = new Node<E>(e, null);
                first.next = last;// 因为first和last还没建立关系，所以在这里要将他们的关系建立起来
            } else {
                Node<E> n = new Node<>(e, null);// 一个临时的引用n
                last.next = n;// 将last的next赋值为n的引用
                last = n;// 然后再将last重新赋值为n的引用
            }
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("[");
        for (Node<E> n = first; n != null; n = n.next) {
            sb.append(n.item).append(",");
        }
        sb.deleteCharAt(sb.length()-1).append("]");
        return sb.toString();
    }

    private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;

        Node(E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
        }
    }
}

注意了，在这里我设计的单链表仅仅是为了符合我们讨论的问题，并不是完整的单链表，同时为了测试，我重写了toString方法。在这个单链表里面，我并没有实现List<E>这个接口，因为要实现的方法太多了，而且first和last这两个成员变量没有用private修饰符修饰，是不符合封装的思想，这里我一切从简。

我们先往里面添加一些数值，顺便测试下我们设计的单链表是否可以

public static void main(String[] args){
        MyLinkedList<Integer> list=new MyLinkedList<>();
        list.add(2);
        list.add(1);
        list.add(5);
        list.add(8);
        list.add(7);
        System.out.println(list.toString());
    }

运行结果：

没错，我们设计的单链表没问题

①快慢指针：一个指针每次按着顺序跳两次，而另一个指针只跳一次，当第一个指针跳到的元素为空是，那么第二个指针就处于中间的位置

/**
     * 获取中间元素
     * 
     * @return
     */
    public E getMiddle() {
        Node<E> n1 = first;// 每次只走一步，慢指针
        Node<E> n2 = first;// 每次走两步，快指针
        
        L: while (true) {
            if (n2.next != null && n2.next.next != null) {
                n1 = n1.next;
                n2 = n2.next.next;
            } else {
                break L;
            }
        }
        return n1.item;
    }

将上面的代码添加到MyLinkedList.java里面，测试

public static void main(String[] args){
        MyLinkedList<Integer> list=new MyLinkedList<>();
        list.add(2);
        list.add(1);
        list.add(5);
        list.add(8);
        list.add(7);
        System.out.println(list.toString());
        System.out.println(list.getMiddle());
    }

结果如下：