数据结构之链表(LinkedList)(一)
链表(Linked List)介绍
链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下
1）链表是以节点方式存储的，是链式存储
2）每个节点包含data域（value），next域，指向下一个节点
3）各个节点不一定连续存储，如上图
4）链表分 带头节点的链表和 不带头节点的链表，根据实际需求确定
单链表介绍
单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下
应用实例
使用带head头的单向链表实现 –学生成绩录入管理 {学号，姓名，分数}
1.完成学生成绩的增删改查操作
2.第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
3.第二种方式在添加学生时，根据学号排序，将学生插入指定位置
第一种实现思路：
添加（创建）
1. 先创建一个head 头节点， 作用就是表示单链表的头
2. 后面我们每添加一个节点，就直接加入到 链表的最后
遍历：
1. 通过一个辅助变量遍历，帮助遍历整个链表
示意图：
代码实例:
package com.linkedList;
import java.util.Stack;
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.add(hero1);
singleLinkedList.add(hero4);
singleLinkedList.add(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
}
}
//定义SingleLinkedList 管理我们的学员
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 StuNode head = new StuNode(0, "", "");
//返回头节点
public StuNode getHead() {
return head;
}
//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(StuNode stuNode) {
//因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
StuNode 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 = stuNode;
}
//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
StuNode 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StuNode ， 定义StuNode 对象就是一个节点
class StuNode {
public int stuNo;
public String name;
public String mark;
public StuNode next; //指向下一个节点
//构造器
public StuNode(int stuNo, String name, String mark) {
this.stuNo = stuNo;
this.name = name;
this.mark = mark;
}
//为了显示方法，我们重新toString
@Override
public String toString() {
return "StuNode [stuNo=" + stuNo + ", name=" + name + ", mark=" + mark + "]";
}
}
代码
代码
输出：
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
从上面可以看出链表存储是根据先后录入顺序的，那么我们想要根据stuNo存储呢。
第二种方式在添加学生时，根据学号排序，将学生插入指定位置
实现思路：
需要按照学号的顺序添加
1. 首先找到新添加的节点的位置, 是通过辅助变量(指针), 通过遍历来搞定
2. 新的节点.next = temp.next
3. 将temp.next = 新的节点
示意图：
实现代码：
将代码加入SingleLinkedList中
//第二种方式在添加学生时，根据学号将学生插入到指定位置
//(如果有这个学号，则添加失败，并给出提示)
public void addByOrder(StuNode stuNode) {
//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
StuNode 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.stuNo > stuNode.stuNo) { //位置找到，就在temp的后面插入
break;
} else if (temp.next.stuNo == stuNode.stuNo) {//说明希望添加的stuNode的学号已然存在 flag = true; //说明学号存在
break;
}
temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
}
//判断flag 的值
if(flag) { //不能添加，说明学号存在
System.out.printf("准备插入的学生 %d 已经存在了, 不能加入\n", stuNode.stuNo);
} else {
//插入到链表中, temp的后面
stuNode.next = temp.next;
temp.next = stuNode;
}
}
代码
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
}
main
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
输出
链表修改：
实现思路：
1.修改节点的信息, 根据stuNo来修改，即stuNo不能改
2.将修改的值替换
实现代码:
//修改节点的信息, 根据stuNo来修改，即stuNo不能改.
//说明
//1. 根据 newStuNode 的 stuNo 来修改即可
public void update(StuNode newStuNode) {
//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stuNo
//定义一个辅助变量
StuNode 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.stuNo == newStuNode.stuNo) {
//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 = newStuNode.name;
temp.mark = newStuNode.mark;
} else { //没有找到
System.out.printf("没有找到 学号 %d 的节点，不能修改\n", newStuNode.stuNo);
}
}
代码
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
StuNode newStu = new StuNode(3,"王五","99");
singleLinkedList.update(newStu);
System.out.println("修改之后的链表");
singleLinkedList.list();
}
main
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
修改之后的链表
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=王五, mark=99]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
输出
链表删除：
实现思路：
1. 我们先找到 需要删除的这个节点的前一个节点 temp
2. temp.next = temp.next.next(待删除节点的上一个节点next直接指向待删除节点的下一个节点)
3. 被删除的节点，将不会有其它引用指向，会被垃圾回收机制回收
示意图:
实现代码：
//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.stuNo 和 需要删除的节点的stuNo比较
public void del(int stuNo){
StuNode temp = head;
boolean flag = false;
while (true){
if (temp.next==null){
break;
}
if(temp.next.stuNo==stuNo){
flag=true;
break;
}
temp=temp.next;
}
if (flag){
temp.next=temp.next.next;
}else {
System.out.printf("要删除的 %d 学号节点不存在",stuNo);
} }
代码
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
singleLinkedList.del(2);
System.out.println("删除之后的链表");
singleLinkedList.list();
}
main
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
删除之后的链表
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
输出
下面我们看几道关于单链表的面试题。
1.求单链表中有效节点的个数
2.查找单链表中的倒数第k个结点 【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 【百度，要求方式1：反向遍历 。 方式2：Stack栈】
第一题思路，只要遍历该链表就可得出有效节点的个数
实现代码：
//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)
/**
*
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的就是有效节点的个数
*/
public static int getLength(StuNode 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
StuNode cur = head.next;
while(cur != null) {
length++;
cur = cur.next; //遍历
}
return length;
}
代码
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
singleLinkedList.del(2);
System.out.println("删除之后的链表");
singleLinkedList.list();
System.out.println("有效节点个数="+getLength(singleLinkedList.getHead()));
}
main
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
删除之后的链表
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
有效节点个数=3
输出
第二题思路，先遍历出链表有效节点数size，在第size-k个就是倒数k个节点
实现代码：
//查找单链表中的倒数第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nulll
public static StuNode findLastIndexNode(StuNode 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，就是我们倒数的第K个节点
//先做一个index的校验
if(index <=0 || index > size) {
return null;
}
//定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
StuNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
for(int i =0; i< size - index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
代码
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
singleLinkedList.del(2);
System.out.println("删除之后的链表");
singleLinkedList.list();
System.out.println("有效节点个数="+getLength(singleLinkedList.getHead()));
StuNode stuNode = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),2);
System.out.println("倒数第二个节点数是"+stuNode);
}
main
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
删除之后的链表
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
有效节点个数=3
倒数第二个节点数是StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
输出
第三题思路
1. 先定义一个节点 reverseHead = new StuNode();
2. 从头到尾遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表reverseHead 的最前端.
3. 原来的链表的head.next = reverseHead.next
实现代码：
//将单链表反转
public static void reversetList(StuNode 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
StuNode cur = head.next;
StuNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
StuNode reverseHead = new StuNode(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
//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;
}
代码
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转链表的情况");
reversetList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
/*singleLinkedList.del(2);
System.out.println("删除之后的链表");
singleLinkedList.list();
System.out.println("有效节点个数="+getLength(singleLinkedList.getHead()));
StuNode stuNode = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),2);
System.out.println("倒数第二个节点数是"+stuNode);*/
}
main
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
反转链表的情况
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
输出
第四题思路
1. 上面的题的要求就是逆序打印单链表.
2. 方式1： 先将单链表进行反转操作，然后再遍历即可，这样的做的问题是会破坏原来的单链表的结构，不建议
3. 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.
实现代码：
//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(StuNode head) {
if(head.next == null) {
return;//空链表，不能打印
}
//创建要给一个栈，将各个节点压入栈
Stack<StuNode> stack = new Stack<StuNode>();
StuNode 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
}
}
代码
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
StuNode hero1 = new StuNode(1, "张三", "85");
StuNode hero2 = new StuNode(2, "李四", "87");
StuNode hero3 = new StuNode(3, "小明", "70");
StuNode hero4 = new StuNode(4, "小红", "90");
//创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 测试一下单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况");
singleLinkedList.list();
System.out.println("逆序打印单链表");
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
/*singleLinkedList.del(2);
System.out.println("删除之后的链表");
singleLinkedList.list();
System.out.println("有效节点个数="+getLength(singleLinkedList.getHead()));
StuNode stuNode = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),2);
System.out.println("倒数第二个节点数是"+stuNode);*/
}
main
原来链表的情况
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
逆序打印单链表
StuNode [stuNo=4, name=小红, mark=90]
StuNode [stuNo=3, name=小明, mark=70]
StuNode [stuNo=2, name=李四, mark=87]
StuNode [stuNo=1, name=张三, mark=85]
输出
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