Java数据结构与算法之单链表深入理解

目录

• 一、单链表(Linked List)简介
• 二、单链表的各种操作
• 1.单链表的创建和遍历
• 2.单链表的按顺序插入节点 以及节点的修改
• 3.单链表节点的删除
• 4.以上单链表操作的代码实现 (通过一个实例应用)
• 三、单链表常见面试题
• 1.求单链表中节点的个数
• 2.查找单链表中的倒数第K个节点【新浪面试题】
• 3.单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】
• 4.从尾到头打印单链表

一、单链表(Linked List)简介

二、单链表的各种操作

1.单链表的创建和遍历

2.单链表的按顺序插入节点 以及节点的修改

3.单链表节点的删除

4.以上单链表操作的代码实现 (通过一个实例应用)

实例：使用带head头的单向链表实现 - 水浒英雄排行榜管理

1) 完成对英雄人物的增删改查操作，注：删除和修改，查找

2）第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部

3）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 class SingleLinkedListDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 进行测试
		// 先创建节点
		HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
		HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
		HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
		HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
		// 创建一个链表
		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
		// 加入
//		singleLinkedList.add(hero1);
//		singleLinkedList.add(hero2);
//		singleLinkedList.add(hero3);
//		singleLinkedList.add(hero4);
		// 加入按照编号的顺序
		singleLinkedList.addByOrder(hero1);
		singleLinkedList.addByOrder(hero4);
		singleLinkedList.addByOrder(hero2);
		singleLinkedList.addByOrder(hero3);

		// 显示
		singleLinkedList.list();
		// 测试修改节点的代码
		HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
		singleLinkedList.update(newHeroNode);
		System.out.println("修改后的链表情况~~");
		singleLinkedList.list();
		// 删除节点
		singleLinkedList.del(1);
		singleLinkedList.del(4);
		singleLinkedList.del(3);
		singleLinkedList.del(2);
		System.out.println("删除后的链表情况~~");
		singleLinkedList.list();
	}
}
//定义SingleLinkedList管理我们的英雄
class SingleLinkedList {
	// 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体的数据
	private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

	// 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变量temp
		HeroNode temp = head;
		// 遍历链表，找到最后
		while (true) {
			// 找到链表的最后
			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
		// 将最后这个节点的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，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
		// 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
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;// flag标志添加的编号是否存在，默认为false
		while (true) {
			if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
				break;
			}
			if (temp.next.no > heroNode.no) {// 位置找到，，就在temp的后面插入
				break;
			} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
				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编号
		// 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辅助节点找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;// 标志是否找到待删除节点
		while (true) {
			if (temp.next == null) {// 已经到链表的最后
				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，一定小心
			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;
	}
	// 为了显示方便，我们重写toString
	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
	}
}

三、单链表常见面试题

1.求单链表中节点的个数

// 方法：获取到单链表的节点的个数(如果是带头结点的链表，需要不统计头节点)
	/**
	 * head 链表的头节点 返回的就是有效节点的个数
	 */
	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，这里我们没有统计头节点
		HeroNode cur = head.next;
		while (cur != null) {
			length++;
			cur = cur.next;// 遍历
		}
		return length;
	}

2.查找单链表中的倒数第K个节点【新浪面试题】

// 查找单链表的倒数第k个结点【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 getLength
	// 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，则返回该节点，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，就是倒数的第index个节点
		// 先做一个index的校验
		if (index <= 0 || index > size) {
			return null;
		}
		// 定义一个辅助变量，for 循环定位到倒数的index
		HeroNode cur = head.next;// 3 - 1 = 2
		for (int i = 0; i < size - index; i++) {
			cur = cur.next;
		}
		return cur;
	}

3.单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】

注意这块思路有点特殊，没理解可以再看看！！！！！！

// 将单链表反转
	public static void reverseList(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;// 指向当前节点[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，并放在新的链表reverseHead的最前端
		// 这里难，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连接到新的链表上
			cur = next;// 让cur后移
		}
		// 将head.next指向reverseHead.next,实现单链表的反转
		head.next = reverseHead.next;
	}

4.从尾到头打印单链表

【百度，要求方式1：反向遍历。方式2：Stack栈】

思路：

• 上面的题的要求就是逆序打印单链表
• 方式1：先将单链表进行反转操作，然后再遍历即可，这样做的问题是会破坏原来的单链表的结构，不建议
• 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

// 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
	public static void reversePrint(HeroNode head) {
		if (head.next == null) {
			return;// 空链表，不能打印
		}
		// 创建一个栈，将各个节点压入栈
		Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
		HeroNode cur = head.next;
		// 将链表的所有节点压入栈
		while (cur != null) {
			stack.push(cur);
			cur = cur.next;// cur后移，这样就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
		}
	}

到此这篇关于Java数据结构与算法之单链表深入理解的文章就介绍到这了,更多相关Java单链表内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！