图解Java数据结构之环形链表
本篇文章介绍数据结构中的环形链表。
介绍
环形链表,类似于单链表,也是一种链式存储结构,环形链表由单链表演化过来。单链表的最后一个结点的链域指向NULL,而环形链表的建立,不要专门的头结点,让最后一个结点的链域指向链表结点。 简单点说链表首位相连,组成环状数据结构。如下图结构:
而在环形链表中,最为著名的即是约瑟夫环问题。
约瑟夫环问题
问题介绍:
设编号为1、2、3、... 、n的n个人围坐一圈,约定编号为k(1<=k<=n)的人从1开始报数,数到m的那个人出列,它的下一位又从1开始报数,数到m的那个人又出列。依次类推,直到所有人出列为止,由此产生一个出队编号的序列。
我们可以举个例子来分析一下:
假设一共有5个人,即n = 5;从第一个人开始报数,即k = 1;数到2的人出列,即m = 2。
示意图如下:
出队列的顺序即为:2 -> 4 -> 1 -> 5 -> 3
那么我们首先得构建出一个单向的环形链表。
实现分析:
- 先创建第一个节点,让first指向该节点,并形成环状
- 每创建一个新的节点就将该节点加入到已有的环形链表中
分析完毕,我们用代码实现一下:
//创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个first节点,当前没有编号
private Boy first = null;
// 添加节点,构建成一个环形链表
public void addBoy(int nums) {
// 对nums做一个校验
if (nums < 1) {
System.out.println("数据错误");
return;
}
// 定义辅助节点
Boy curBoy = null;
// 使用循环创建环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
// 根据编号创建节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个节点
if (i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first);
curBoy = first;// 让curBoy指向第一个节点,帮助构建链表
} else {
curBoy.setNext(boy);
boy.setNext(first);// 使其指向第一个节点,形成环状
curBoy = boy;// curBoy后移
}
}
}
// 遍历当前环形链表
public void list() {
// 判断链表是否空
if (first == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 定义辅助节点
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.println("节点编号:" + curBoy.getNo());
if (curBoy.getNext() == first) {
// 此时说明遍历完毕
break;
}
curBoy = curBoy.getNext();// curBoy后移
}
}
}
//创建一个Boy类,表示一个节点
class Boy {
private int no;// 编号
private Boy next;// 指向下一个节点
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}
这样就实现了一个环形链表,接下来测试一下:
public static void main(String[] args) {
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);
circleSingleLinkedList.list();
}
运行结果:
节点编号:1
节点编号:2
节点编号:3
节点编号:4
节点编号:5
运行结果也是没有问题的,接下来便是生成出圈序列。
问题分析:
- 先创建一个辅助节点helper,事先应该指向环形链表的最后一个节点
- 报数前,先让first和helper移动k - 1次
- 开始报数时,让first和helper节点同时移动,移动m - 1次
- 此时可以将first指向的节点出圈
- 如何出圈呢?
使first = first.next,即:将first节点往前移动一下
使helper.next = first,这样就跳过了要出圈的节点
接下来是代码实现:
/**
* 根据用户的输入,计算出圈序列
*
* @param startNo 表示从第几个开始数
* @param countNum 表示数几下
* @param nums 表示一共有多少人
*/
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
// 数据校验
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("参数输入有误");
return;
}
// 定义辅助节点
Boy helper = first;
// helper事先应该指向环形链表的最后一个节点
while (true) {
if (helper.getNext() == first) {
break;
}
helper = helper.getNext();// helper后移
}
// 报数前,先让first和helper移动k - 1次
for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 开始报数时,让first和helper节点同时移动,移动m - 1次
// 这里是一个循环的操作,直到圈中只有一个节点
while (true) {
if (helper == first) {
// 此时说明圈中只有一个人
break;
}
// 让first和helper同时移动countNum - 1次
for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 此时first指向的节点就是要出圈的节点
System.out.println("节点" + first.getNo() + "出圈");
// 将该节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first);
}
System.out.println("最后留在圈中的节点编号:" + first.getNo());
}
这个实现的逻辑相对来说还是比较复杂和难以理解的,接下来编写测试代码:
public static void main(String[] args) {
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);
circleSingleLinkedList.list();
System.out.println("--------------");
// 测试出圈序列
circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5);
}
运行结果:
节点编号:1
节点编号:2
节点编号:3
节点编号:4
节点编号:5
--------------
节点2出圈
节点4出圈
节点1出圈
节点5出圈
最后留在圈中的节点编号:3
和开始计算的结果相吻合。
到此,关于约瑟夫环的问题就成功解决了。
图解Java数据结构之环形链表的更多相关文章
- 图解Java数据结构之单链表
本篇文章介绍数据结构中的单链表. 链表(Linked List)介绍 链表可分为三类: 单链表 双向链表 循环列表 下面具体分析三个链表的应用. 单链表 链表是有序的列表,它在内存中存储方式如下: 虽 ...
- 图解 Java 数据结构
图解Java数据结构: 一.链表 Java ListNode https://www.cnblogs.com/easyidea/p/13371863.html 二.栈 ...
- Java数据结构和算法 - 链表
Q: 为什么要引入链表的概念?它是解决什么问题的? A: 数组作为数据存储结构有一定的缺陷,在无序数组中,搜索是低效的:而在有序数组中,插入效率又很低:不管在哪一个数组中删除效率都很低:况且一个数组创 ...
- 图解Java数据结构之队列
本篇文章,将对队列进行一个深入的解析. 使用场景 队列在日常生活中十分常见,例如:银行排队办理业务.食堂排队打饭等等,这些都是队列的应用.那么队列有什么特点呢? 我们知道排队的原则就是先来后到,排在前 ...
- 图解Java数据结构之稀疏数组
在编程中,算法的重要性不言而喻,没有算法的程序是没有灵魂的.可见算法的重要性. 然而,在学习算法之前我们需要掌握数据结构,数据结构是算法的基础. 我在大学的时候,学校里的数据结构是用C语言教的,因为对 ...
- java数据结构之三叉链表示的二叉树
三叉链表示的二叉树定义所畏的三叉链表示是指二叉树由指向左孩子结点.右孩子结点.父亲结点[三叉]的引用(指针)数据和数据组成. package datastructure.tree.btree; ...
- Java数据结构之单链表
这篇文章主要讲解了通过java实现单链表的操作,一般我们开始学习链表的时候,都是使用C语言,C语言中我们可以通过结构体来定义节点,但是在Java中,我们没有结构体,我们使用的是通过类来定义我们所需要的 ...
- Java数据结构-03单链表(二)
在之前我们封装了一些操作在接口类中,并在抽象类实现了相同的方法.下面我们开始写代码: 无头结点单链表:(注意下面的AbstractList是之前抽取的类,不是java.util包下的类) public ...
- Java数据结构——双端链表
//================================================= // File Name : FirstLastList_demo //------------ ...
随机推荐
- [20190524]使用use_concat or_expand提示优化.txt
[20190524]使用use_concat or_expand提示优化.txt --//上午看了链接https://connor-mcdonald.com/2019/05/22/being-gene ...
- MySQL 时间类型 DATE、DATETIME和TIMESTAMP
1.DATE.DATETIME和TIMESTAMP 表达的时间范围 Type Range Remark DATE '1000-01-01' to '9999-12-31' 只有日期部分,没有时间部分 ...
- tmux:终端复用神器
一.简介与安装 今天无意间从同事那里知道有 tmux 这种神器,tmux(terminal multiplexer)是Linux上的终端复用神器,可从一个屏幕上管理多个终端(准确说是伪终端).使用该工 ...
- 智能指针类模板(中)——Qt中的智能指针
Qt中的智能指针-QPointer .当其指向的对象被销毁时,它会被自动置空 .析构时不会自动销毁所指向的对象-QSharedPointer .引用计数型智能指针 .可以被自由的拷贝和赋值 .当引用计 ...
- 富文本编辑器Simditor
文档地址:https://simditor.tower.im/docs/doc-usage.html 父组件: options: { placeHolder: 'this is placeHolder ...
- 【转】springboot结合swagger生成接口文档
前后台分离的开发渐渐已成趋势.那么前后端的沟通就成了问题,包括移动端,web端.如果有一个东西在我们写完代码的时候,自动将接口的所有注释,调用文档提供出来,是不是一件很美好的事情.那就是使用swagg ...
- CF786B Legacy 线段树优化建图
问题描述 CF786B LG-CF786B 题解 线段树优化建图 线段树的一个区间结点代表 \([l,r]\) 区间点. 然后建立区间点的时候就在线段树上建边,有效减少点的个数,从而提高时空效率. 优 ...
- CF343D Water Tree 树链剖分
问题描述 LG-CF343D 题解 树剖,线段树维护0-1序列 yzhang:用珂朵莉树维护多好 \(\mathrm{Code}\) #include<bits/stdc++.h> usi ...
- 微信小程序云开发-从0打造云音乐全栈小程序
第1章 首门小程序“云开发”课程,你值得学习本章主要介绍什么是小程序云开发以及学习云开发的重要性,并介绍项目的整体架构,真机演示项目功能,详细介绍整体课程安排.课程适用人群以及需要掌握的前置知识.通过 ...
- SQL Server 创建 修改 删除数据表
1. 图形界面方式操作数据表 (1)创建和修改数据表 列名中如果有两个以上单词时,最好用下划线连接,否则可能会给将来的查询维护带来不便.我们公司美国佬做的数据库就很烦,所有列名都有空格,一旦忘记用方括 ...