链表（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. 链表是以节点的方式来存储,是链式存储
  2. 每个节点包含 data 域， next 域：指向下一个节点.
  3. 发现链表的各个节点不一定是连续存储.
  4. 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，根据实际的需求来确定

单链表介绍

单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下

单链表的应用实例

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)
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    //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;
    	}
    	//为了显示方法，我们重新toString
    	@Override
    	public String toString() {
    		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    	}
    }

第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部

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//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, "", "");
	//返回头节点
	public HeroNode 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(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;
	}
	
	//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;
		}
	}
}

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

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//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;
	}
}

单链表的修改实现

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//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);
	}
}

删除链表节点

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//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的
	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);
	}
}

单链表面试题

  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】
  5. 合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序

第一题

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//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(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;
}

第二题

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//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 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
		HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
		for(int i =0; i< size - index; i++) {
			cur = cur.next;
		}
		return cur;
		
	}

第三题

思路:

  1. 先定义一个节点 reverseHead = new HeroNode();
  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
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//将单链表反转
public static void reversetList(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
	//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;
}

第四题

思路

  1. 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
  2. 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.
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    //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
    	}
    	//创建要给一个栈，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
    	}
    }

第五题

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public static HeroNode mergeTwoLists(HeroNode list1,HeroNode list2) {
    HeroNode head = new HeroNode(10,"",""); // 创建一个新的
    head.next = null;
    HeroNode node = head;    // 现存一下head,后续会用到
    while(list1 != null && list2 != null){
        if(list1.no <= list2.no){//按从小到大的顺序，如果数值相等取list1
            head.next = list1;
            head = list1;
            list1 = list1.next;
        }else{
            head.next = list2;
            head = list2;
            list2 = list2.next;
        }
    }
    if(list1 == null){//如果有链表为空，将另一个剩余的结点完整取过来
        head.next = list2;
    }else if(list2 == null){
        head.next = list1;
    }
    return node.next;
}

#全文完整代码

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package com.company;

import java.util.Stack;

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();

        // 测试merge
        SingleLinkedList singleLinkedList2 = new SingleLinkedList();
        SingleLinkedList singleLinkedList3 = new SingleLinkedList();
        HeroNode hero5 = new HeroNode(5, "林", "豹子");
        HeroNode hero6 = new HeroNode(6, "冲", "子头");
        HeroNode hero7 = new HeroNode(7, "张飞", "医德");
        HeroNode hero8 = new HeroNode(8, "赵云", "子龙");
        singleLinkedList2.add(hero5);
        singleLinkedList2.add(hero6);

        singleLinkedList3.add(hero7);
        singleLinkedList3.add(hero8);
        HeroNode newHead = mergeTwoLists(hero5,hero7);
        System.out.println("合并后的单链表~~");
        System.out.println(newHead);
        System.out.println(newHead.next);
        System.out.println(newHead.next.next);
        System.out.println(newHead.next.next.next);


//		System.out.println("反转单链表~~");
//		reversetList(singleLinkedList.getHead());
//		singleLinkedList.list();

//        System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
//        reversePrint(singleLinkedList.getHead());

/*
		//加入按照编号的顺序
		singleLinkedList.addByOrder(hero1);
		singleLinkedList.addByOrder(hero4);
		singleLinkedList.addByOrder(hero2);
		singleLinkedList.addByOrder(hero3);

		//显示一把
		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();

		//删除一个节点
		singleLinkedList.del(1);
		singleLinkedList.del(4);
		System.out.println("删除后的链表情况~~");
		singleLinkedList.list();

		//测试一下 求单链表中有效节点的个数
		System.out.println("有效的节点个数=" + getLength(singleLinkedList.getHead()));//2

		//测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
		HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 3);
		System.out.println("res=" + res);
*/

    }

    //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
        }
        //创建要给一个栈，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
        }
    }

    //将单链表反转
    public static void reversetList(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
        //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;
    }

    //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 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
        HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
        for(int i =0; i< size - index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur;

    }

    //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(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;
    }


    public static HeroNode mergeTwoLists(HeroNode list1,HeroNode list2) {
        HeroNode head = new HeroNode(10,"",""); // 创建一个新的
        head.next = null;
        HeroNode node = head;    // 现存一下head,后续会用到
        while(list1 != null && list2 != null){
            if(list1.no <= list2.no){//按从小到大的顺序，如果数值相等取list1
                head.next = list1;
                head = list1;
                list1 = list1.next;
            }else{
                head.next = list2;
                head = list2;
                list2 = list2.next;
            }
        }
        if(list1 == null){//如果有链表为空，将另一个剩余的结点完整取过来
            head.next = list2;
        }else if(list2 == null){
            head.next = list1;
        }
        return node.next;
    }
}


//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, "", "");


    //返回头节点
    public HeroNode 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(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的
        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;
    }
    //为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }
}

数据结构
#java #数据结构
链表（一）
http://example.com/2019/06/04/链表（一）/
作者
shoukailiang
发布于
2019年6月4日
许可协议