模拟单链表
线性表:
线性表(亦作顺序表)是最基本、最简单、也是最常用的一种数据结构。
线性表中数据元素之间的关系是一对一的关系,即除了第一个和最后一个数据元素之外,其它数据元素都是首尾相接的。
线性表的逻辑结构简单,便于实现和操作。
在实际应用中,线性表都是以栈、队列、字符串等特殊线性表的形式来使用的。
线性结构的基本特征为:
1.集合中必存在唯一的一个“第一元素”;
2.集合中必存在唯一的一个 “最后元素” ;
3.除最后一个元素之外,均有 唯一的后继(后件);
4.除第一个元素之外,均有 唯一的前驱(前件)。
链表:linked list
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的
每个数据项都被包含在“链结点”(Link)中。
链结点是一个类的对象,这类可叫做Link。链表中有许多类似的链结点,每个Link中都中包含有一个对下一个链结点引用的字段next。
链表对象本身保存了一个指向第一个链结点的引用first。(若没有first,则无法定位)
链表不能像数组那样(利用下标)直接访问到数据项,而需要用数据间的关系来定位,即访问链结点所引用的下一个链结点,而后再下一个,直至访问到需要的数据
在链头插入和删除的时间复杂度为O(1),因为只需要改变引用的指向即可
而查找、删除指定结点、在指定结点后插入,这些操作都需要平均都需要搜索链表中的一半结点,效率为O(N)。
单链表:
以“结点的序列”表示线性表 称作线性链表(单链表)
是一种链式存取的数据结构,用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。(这组存储单元既可以是连续的,也可以是不连续的)
链结点的结构:
存放结点值的数据域data;存放结点的引用 的指针域(链域)next
链表通过每个结点的链域将线性表的n个结点按其逻辑顺序链接在一起的。
每个结点只有一个链域的链表称为单链表(Single Linked List) , 一个方向, 只有后继结节的引用
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/**
* 单链表:头插法 后进先出
* 将链表的左边称为链头,右边称为链尾。
* 头插法建单链表是将链表右端看成固定的,链表不断向左延伸而得到的。
* 头插法最先得到的是尾结点
* @author stone
*/
public class SingleLinkedList<T> {
private Link<T> first; //首结点
public SingleLinkedList() {
}
public boolean isEmpty() {
return first == null ;
}
public void insertFirst(T data) { // 插入 到 链头
Link<T> newLink = new Link<T>(data);
newLink.next = first; //新结点的next指向上一结点
first = newLink;
}
public Link<T> deleteFirst() { //删除 链头
Link<T> temp = first;
first = first.next; //变更首结点,为下一结点
return temp;
}
public Link<T> find(T t) {
Link<T> find = first;
while (find != null ) {
if (!find.data.equals(t)) {
find = find.next;
} else {
break ;
}
}
return find;
}
public Link<T> delete(T t) {
if (isEmpty()) {
return null ;
} else {
if (first.data.equals(t)) {
Link<T> temp = first;
first = first.next; //变更首结点,为下一结点
return temp;
}
}
Link<T> p = first;
Link<T> q = first;
while (!p.data.equals(t)) {
if (p.next == null ) { //表示到链尾还没找到
return null ;
} else {
q = p;
p = p.next;
}
}
q.next = p.next;
return p;
}
public void displayList() { //遍历
System.out.println( "List (first-->last):" );
Link<T> current = first;
while (current != null ) {
current.displayLink();
current = current.next;
}
}
public void displayListReverse() { //反序遍历
Link<T> p = first, q = first.next, t;
while (q != null ) { //指针反向,遍历的数据顺序向后
t = q.next; //no3
if (p == first) { // 当为原来的头时,头的.next应该置空
p.next = null ;
}
q.next = p; // no3 -> no1 pointer reverse
p = q; //start is reverse
q = t; //no3 start
}
//上面循环中的if里,把first.next 置空了, 而当q为null不执行循环时,p就为原来的最且一个数据项,反转后把p赋给first
first = p;
displayList();
}
class Link<T> { //链结点
T data; //数据域
Link<T> next; //后继指针,结点 链域
Link(T data) {
this .data = data;
}
void displayLink() {
System.out.println( "the data is " + data.toString());
}
}
public static void main(String[] args) {
SingleLinkedList<Integer> list = new SingleLinkedList<Integer>();
list.insertFirst( 33 );
list.insertFirst( 78 );
list.insertFirst( 24 );
list.insertFirst( 22 );
list.insertFirst( 56 );
list.displayList();
list.deleteFirst();
list.displayList();
System.out.println( "find:" + list.find( 56 ));
System.out.println( "find:" + list.find( 33 ));
System.out.println( "delete find:" + list.delete( 99 ));
System.out.println( "delete find:" + list.delete( 24 ));
list.displayList();
System.out.println( "----reverse----" );
list.displayListReverse();
}
}
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List (first-->last):
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the data is 22
the data is 24
the data is 78
the data is 33
List (first-->last):
the data is 22
the data is 24
the data is 78
the data is 33
find:null
find:linked_list.SingleLinkedList$Link@4b71bbc9
delete find:null
delete find:linked_list.SingleLinkedList$Link@17dfafd1
List (first-->last):
the data is 22
the data is 78
the data is 33
----reverse----
List (first-->last):
the data is 33
the data is 78
the data is 22
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单链表:尾插法 、后进先出 ——若将链表的左端固定,链表不断向右延伸,这种建立链表的方法称为尾插法。
尾插法建立链表时,头指针固定不动,故必须设立一个尾部的指针,向链表右边延伸,
尾插法最先得到的是头结点。
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public class SingleLinkedList2<T> {
private Link<T> head; //首结点
public SingleLinkedList2() {
}
public boolean isEmpty() {
return head == null ;
}
public void insertLast(T data) { //在链尾 插入
Link<T> newLink = new Link<T>(data);
if (head != null ) {
Link<T> nextP = head.next;
if (nextP == null ) {
head.next = newLink;
} else {
Link<T> rear = null ;
while (nextP != null ) {
rear = nextP;
nextP = nextP.next;
}
rear.next = newLink;
}
} else {
head = newLink;
}
}
public Link<T> deleteLast() { //删除 链尾
Link<T> p = head;
Link<T> q = head;
while (p.next != null ) { // p的下一个结点不为空,q等于当前的p(即q是上一个,p是下一个) 循环结束时,q等于链尾倒数第二个
q = p;
p = p.next;
}
//delete
q.next = null ;
return p;
}
public Link<T> find(T t) {
Link<T> find = head;
while (find != null ) {
if (!find.data.equals(t)) {
find = find.next;
} else {
break ;
}
}
return find;
}
public Link<T> delete(T t) {
if (isEmpty()) {
return null ;
} else {
if (head.data.equals(t)) {
Link<T> temp = head;
head = head.next; //变更首结点,为下一结点
return temp;
}
}
Link<T> p = head;
Link<T> q = head;
while (!p.data.equals(t)) {
if (p.next == null ) { //表示到链尾还没找到
return null ;
} else {
q = p;
p = p.next;
}
}
q.next = p.next;
return p;
}
public void displayList() { //遍历
System.out.println( "List (head-->last):" );
Link<T> current = head;
while (current != null ) {
current.displayLink();
current = current.next;
}
}
public void displayListReverse() { //反序遍历
Link<T> p = head, q = head.next, t;
while (q != null ) { //指针反向,遍历的数据顺序向后
t = q.next; //no3
if (p == head) { // 当为原来的头时,头的.next应该置空
p.next = null ;
}
q.next = p; // no3 -> no1 pointer reverse
p = q; //start is reverse
q = t; //no3 start
}
//上面循环中的if里,把head.next 置空了, 而当q为null不执行循环时,p就为原来的最且一个数据项,反转后把p赋给head
head = p;
displayList();
}
class Link<T> { //链结点
T data; //数据域
Link<T> next; //后继指针,结点 链域
Link(T data) {
this .data = data;
}
void displayLink() {
System.out.println( "the data is " + data.toString());
}
}
public static void main(String[] args) {
SingleLinkedList2<Integer> list = new SingleLinkedList2<Integer>();
list.insertLast( 33 );
list.insertLast( 78 );
list.insertLast( 24 );
list.insertLast( 22 );
list.insertLast( 56 );
list.displayList();
list.deleteLast();
list.displayList();
System.out.println( "find:" + list.find( 56 ));
System.out.println( "find:" + list.find( 33 ));
System.out.println( "delete find:" + list.delete( 99 ));
System.out.println( "delete find:" + list.delete( 78 ));
list.displayList();
System.out.println( "----reverse----" );
list.displayListReverse();
}
}
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List (head-->last):
the data is 33
the data is 78
the data is 24
the data is 22
find:null
find:linked_list.SingleLinkedList2$Link@4b71bbc9
delete find:null
delete find:linked_list.SingleLinkedList2$Link@17dfafd1
List (head-->last):
the data is 33
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模拟双端链表,以链表实现栈和队列
双端链表:
双端链表与传统链表非常相似.只是新增了一个属性-即对最后一个链结点的引用rear
这样在链尾插入会变得非常容易,只需改变rear的next为新增的结点即可,而不需要循环搜索到最后一个节点
所以有insertFirst、insertLast
删除链头时,只需要改变引用指向即可;删除链尾时,需要将倒数第二个结点的next置空,
而没有一个引用是指向它的,所以还是需要循环来读取操作
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/**
* 双端链表
* @author stone
*/
public class TwoEndpointList<T> {
private Link<T> head; //首结点
private Link<T> rear; //尾部指针
public TwoEndpointList() {
}
public T peekHead() {
if (head != null ) {
return head.data;
}
return null ;
}
public boolean isEmpty() {
return head == null ;
}
public void insertFirst(T data) { // 插入 到 链头
Link<T> newLink = new Link<T>(data);
newLink.next = head; //新结点的next指向上一结点
head = newLink;
}
public void insertLast(T data) { //在链尾 插入
Link<T> newLink = new Link<T>(data);
if (head == null ) {
rear = null ;
}
if (rear != null ) {
rear.next = newLink;
} else {
head = newLink;
head.next = rear;
}
rear = newLink; //下次插入时,从rear处插入
}
public T deleteHead() { //删除 链头
if (isEmpty()) return null ;
Link<T> temp = head;
head = head.next; //变更首结点,为下一结点
if (head == null ) {
<span style= "white-space:pre" > </span>rear = head;
}
return temp.data;
}
public T find(T t) {
if (isEmpty()) {
return null ;
}
Link<T> find = head;
while (find != null ) {
if (!find.data.equals(t)) {
find = find.next;
} else {
break ;
}
}
if (find == null ) {
return null ;
}
return find.data;
}
public T delete(T t) {
if (isEmpty()) {
return null ;
} else {
if (head.data.equals(t)) {
Link<T> temp = head;
head = head.next; //变更首结点,为下一结点
return temp.data;
}
}
Link<T> p = head;
Link<T> q = head;
while (!p.data.equals(t)) {
if (p.next == null ) { //表示到链尾还没找到
return null ;
} else {
q = p;
p = p.next;
}
}
q.next = p.next;
return p.data;
}
public void displayList() { //遍历
System.out.println( "List (head-->last):" );
Link<T> current = head;
while (current != null ) {
current.displayLink();
current = current.next;
}
}
public void displayListReverse() { //反序遍历
if (isEmpty()) {
return ;
}
Link<T> p = head, q = head.next, t;
while (q != null ) { //指针反向,遍历的数据顺序向后
t = q.next; //no3
if (p == head) { // 当为原来的头时,头的.next应该置空
p.next = null ;
}
q.next = p; // no3 -> no1 pointer reverse
p = q; //start is reverse
q = t; //no3 start
}
//上面循环中的if里,把head.next 置空了, 而当q为null不执行循环时,p就为原来的最且一个数据项,反转后把p赋给head
head = p;
displayList();
}
class Link<T> { //链结点
T data; //数据域
Link<T> next; //后继指针,结点 链域
Link(T data) {
this .data = data;
}
void displayLink() {
System.out.println( "the data is " + data.toString());
}
}
public static void main(String[] args) {
TwoEndpointList<Integer> list = new TwoEndpointList<Integer>();
list.insertLast( 1 );
list.insertFirst( 2 );
list.insertLast( 3 );
list.insertFirst( 4 );
list.insertLast( 5 );
list.displayList();
list.deleteHead();
list.displayList();
System.out.println( "find:" + list.find( 6 ));
System.out.println( "find:" + list.find( 3 ));
System.out.println( "delete find:" + list.delete( 6 ));
System.out.println( "delete find:" + list.delete( 5 ));
list.displayList();
System.out.println( "----reverse----" );
list.displayListReverse();
}
}
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the data is 2
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使用链表实现栈 ,用前插 单链表就能实现,
本类采用双端链表实现:
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public class LinkStack<T> {
private TwoEndpointList<T> datas;
public LinkStack() {
datas = new TwoEndpointList<T>();
}
// 入栈
public void push(T data) {
datas.insertFirst(data);
}
// 出栈
public T pop() {
return datas.deleteHead();
}
// 查看栈顶
public T peek() {
return datas.peekHead();
}
//栈是否为空
public boolean isEmpty() {
return datas.isEmpty();
}
public static void main(String[] args) {
LinkStack<Integer> stack = new LinkStack<Integer>();
for ( int i = 0 ; i < 5 ; i++) {
stack.push(i);
}
for ( int i = 0 ; i < 5 ; i++) {
Integer peek = stack.peek();
System.out.println( "peek:" + peek);
}
for ( int i = 0 ; i < 6 ; i++) {
Integer pop = stack.pop();
System.out.println( "pop:" + pop);
}
System.out.println( "----" );
for ( int i = 5 ; i > 0 ; i--) {
stack.push(i);
}
for ( int i = 5 ; i > 0 ; i--) {
Integer peek = stack.peek();
System.out.println( "peek:" + peek);
}
for ( int i = 5 ; i > 0 ; i--) {
Integer pop = stack.pop();
System.out.println( "pop:" + pop);
}
}
}
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peek:4
peek:4
peek:4
peek:4
peek:4
pop:4
pop:3
pop:2
pop:1
pop:0
pop:null
----
peek:1
peek:1
peek:1
peek:1
peek:1
pop:1
pop:2
pop:3
pop:4
pop:5
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链表实现 队列 用双端链表实现:
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public class LinkQueue<T> {
private TwoEndpointList<T> list;
public LinkQueue() {
list = new TwoEndpointList<T>();
}
//插入队尾
public void insert(T data) {
list.insertLast(data);
}
//移除队头
public T remove() {
return list.deleteHead();
}
//查看队头
public T peek() {
return list.peekHead();
}
public boolean isEmpty() {
return list.isEmpty();
}
public static void main(String[] args) {
LinkQueue<Integer> queue = new LinkQueue<Integer>();
for ( int i = 1 ; i < 5 ; i++) {
queue.insert(i);
}
for ( int i = 1 ; i < 5 ; i++) {
Integer peek = queue.peek();
System.out.println( "peek:" + peek);
}
for ( int i = 1 ; i < 5 ; i++) {
Integer remove = queue.remove();
System.out.println( "remove:" + remove);
}
System.out.println( "----" );
for ( int i = 5 ; i > 0 ; i--) {
queue.insert(i);
}
for ( int i = 5 ; i > 0 ; i--) {
Integer peek = queue.peek();
System.out.println( "peek2:" + peek);
}
for ( int i = 5 ; i > 0 ; i--) {
Integer remove = queue.remove();
System.out.println( "remove:" + remove);
}
}
}
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打印
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peek:1
peek:1
peek:1
peek:1
remove:1
remove:2
remove:3
remove:4
----
peek2:5
peek2:5
peek2:5
peek2:5
peek2:5
remove:5
remove:4
remove:3
remove:2
remove:1
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