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 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 + "]"; } }
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; } }
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(); }
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]
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); } }
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(); }
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]
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); } }
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(); }
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]
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; }
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())); }
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
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; }
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); }
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]
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; }
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);*/ }
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]
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 } }
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);*/ }
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]