单链表与栈

Posted 2020-10-21 爱跑步的星仔

（一）

栈，后进先出，只允许访问一个数据项：即最后插入的数据项。栈操作：

push入栈:第一步指针上移一个单位，第二步将数据插入到这个存储单元；

pop出栈：第一步移除指针指向的数据项，第二步指针下移一个单位，指向新的栈顶元素；

peek查看：不操作元素，只是查看栈顶元素的值；

结果：

上面的实现是用数组实现的，有个最大缺点是一旦数组创建，大小不可变。下面介绍另一种存储结构-链表。

首先，在链表中，每个数据项都包含在“链结点”中，这个链结点包括存储的数据本身和一个对下一个链结点引用的字段，链表本身有一个字段指向对第一个链结点的引用。用图形标识大致是这样子的：（其实first也是一个链结点）

链结点类：

package stack;
//链结点
public class Link {
    public int data;
    public Link next;
    
    Link(int data){
        this.data = data;
        next = null;
    }
    public void show(){
        System.out.print(" data:"+this.data);
    }
}

单链表类：

package stack;

//单链表
public class LinkedList {
    private Link first;
    //构造函数
    LinkedList(){
        this.first = null;
    }
    public Link getFirst() {
        return first;
    }
    //在前端插入
    public void insertFirst(int data){
        Link newLink = new Link(data);
        newLink.next = first;
        first = newLink;
    }
    //在前段删除
    public void deleteFirst(){
        if(!this.isEmpty()){
            Link deleteLink = first;
            first = deleteLink.next;
            //或者 first = first.next;
        }
    }
    //判断是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return first == null;
    }
    //遍历
    public void showLinkedList(){
        Link current = first;
        while(current != null){
            current.show();
            current = current.next;
        }
        System.out.println();
    }
}

栈类：

package stack;
public class Stack {
    
    private LinkedList linkedList;
    //默认构造方法
    public Stack(){
        linkedList = new LinkedList();
    }
    //进栈
    public void push(int newNum){
        linkedList.insertFirst(newNum);
    }
    //出栈
    public void pop(){
        linkedList.deleteFirst();
    }
    //查看
    public int peek(){
        return linkedList.getFirst().data;
    }
    //遍历栈
    public void showStack() {
        linkedList.showLinkedList();
    }
}

测试类：

package stack;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Stack stack = new Stack();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(5);
        stack.showStack();
        stack.pop();
        stack.showStack();
    }
}

结果：

 

这里着重说明一下，单链表的前端插入，由于我学过c++,指针与引用作用虽然差不多，但是总用法与直观感觉不一样。

插入之前

此时 first = oldLink

插入之后

此时newLink.nest = oldLink, first = newLink

ps：画的有点粗糙！

（二）

以下主要来源于java数据结构和算法。

队列用到了双端链表， 双端链表与单链表类似，但是它新增了一个特性：即对最后一个链结点的引用。

链结点类：

//链结点
public class Link {
    public int data;
    public Link next;
    
    Link(int data){
        this.data = data;
        next = null;
    }
    public void show(){
        System.out.print(" data:"+this.data);
    }
}

双端链表类：

//双端链表
public class FirstAndLastLinkedList {
    private Link first;
    private Link last;
    //构造器
    FirstAndLastLinkedList(){
        this.first = null;
        this.last = null;
    }
    //判断为空
    public boolean isEmpty(){
        return this.first == null;
    }
    //在前段插入
    public void insertFirst(int data){
        Link newLink = new Link(data);
        if(isEmpty()){
            first = newLink;
            last = newLink;
        }else{
            newLink.next = first;
            first = newLink;
        }
    }
    //在后端插入
    public void insertLast(int data){
        Link newLink = new Link(data);
        if(isEmpty()){
            first = newLink;
            last = newLink;
        }
        last.next = newLink;
        last = newLink;
    }
    //在前段删除
    public int deleteFirst(){
        if(isEmpty()){
            return -1;
        }else{
            int data = first.data;
            first = first.next;
            if(first == null)
                last = null;
            return data;
        }
    }
    //遍历输出
    public void show(){
        System.out.print("FirstAndLastLinkedList: ");
        Link current = first;
        while(current != null){
            System.out.print(current.data + " ");
            current = current.next;
        }
        System.out.println("");
    }
}

队列类：

//队列，双端列表实现
public class Queue {
    private FirstAndLastLinkedList list;
    //构造函数
    Queue(){
        list = new FirstAndLastLinkedList();
    }
    //进队列
    public void insert(int data){
        this.list.insertLast(data);
    }
    //出队列
    public int remove(){
        return this.list.deleteFirst();
    }
    //遍历队列
    public void show(){
        this.list.show();
    }
}

测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new Queue();
        queue.insert(1);
        queue.insert(2);
        queue.insert(3);
        queue.show();
        queue.remove();
        queue.remove();
        queue.show();
    }
}

结果：