链表（二）

双向链表

单双链表的一些比较

  1. 单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或者向后查找。
  2. 单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点，而双向链表，则可以自我删除，所以前面我们单链表删除时节点，总是找到temp,temp是待删除节点的前一个节点.

分析思路和代码实现

双向链表的遍历，添加，修改，删除的操作思路，代码实现

  1. 遍历方式和单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找
  2. 添加 (默认添加到双向链表的最后)
  • 先找到双向链表的最后这个节点
  • temp.next = newHeroNode
  • newHeroNode.pre = temp
  1. 修改 思路和 原来的单向链表一样.
  2. 删除
  • 因为是双向链表，因此，我们可以实现自我删除某个节点
  • 直接找到要删除的这个节点，比如temp
  • temp.pre.next = temp.next
  • temp.next.pre = temp.pre;

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public class DoubleLinkedListDemo {

	public static void main(String[] args) {
		// 测试
		System.out.println("双向链表的测试");
		// 先创建节点
		HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
		HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
		HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
		HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
		// 创建一个双向链表
		DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
		doubleLinkedList.add(hero1);
		doubleLinkedList.add(hero2);
		doubleLinkedList.add(hero3);
		doubleLinkedList.add(hero4);
		doubleLinkedList.list();
		// 修改
		HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
		doubleLinkedList.update(newHeroNode);
		System.out.println("修改后的链表情况");
		doubleLinkedList.list();
		// 删除
		doubleLinkedList.del(3);
		System.out.println("删除后的链表情况~~");
		doubleLinkedList.list();
	}
}

// 创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
	// 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
	private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
	// 返回头节点
	public HeroNode2 getHead() {
		return head;
	}
	// 遍历双向链表的方法
	// 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
		HeroNode2 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;
		}
	}
	// 添加一个节点到双向链表的最后.
	public void add(HeroNode2 heroNode) {
		// 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
		HeroNode2 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
		// 形成一个双向链表
		temp.next = heroNode;
		heroNode.pre = temp;
	}
	// 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
	// 只是 节点类型改成 HeroNode2
	public void update(HeroNode2 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
		HeroNode2 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);
		}
	}
	// 从双向链表中删除一个节点,
	// 说明
	// 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
	// 2 找到后，自我删除即可
	public void del(int no) {
		// 判断当前链表是否为空
		if (head.next == null) {// 空链表
			System.out.println("链表为空，无法删除");
			return;
		}
		HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
		boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
		while (true) {
			if (temp == null) { // 已经到链表的最后
				break;
			}
			if (temp.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;[单向链表]
			temp.pre.next = temp.next;
			// 这里我们的代码有问题?
			// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
			if (temp.next != null) {
				temp.next.pre = temp.pre;
			}
		} else {
			System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
		}
	}
}
// 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
	public int no;
	public String name;
	public String nickname;
	public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为null
	public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为null
	// 构造器
	public HeroNode2(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 + "]";
	}
}

单向环形链表

Josephu(约瑟夫、约瑟夫环) 问题

Josephu 问题为：设编号为1，2，…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。

  • 提示

用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu问题：先构成一个有n个结点的单循环链表，然后由k结点起从1开始计数，计到m时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从1开始计数，直到最后一个结点从链表中删除算法结束。

例：
n = 5 , 即有5个人 。
k = 1, 从第一个人开始报数。
m = 2, 数2下。

使用环形单向链表来解决 Josephu问题

  • 构建一个单向的环形链表思路
  1. 先创建第一个节点, 让 first 指向该节点，并形成环形，当前节点为curBoy
  2. 后面当我们每创建一个新的节点，就把该节点，加入到已有的环形链表中即可.将新的节点称为boy,将curboy.next = boy;boy.next=first；curBoy = boy;
  • 遍历环形链表
  1. 先让一个辅助指针(变量) curBoy，指向first节点
  2. 然后通过一个while循环遍历 该环形链表即可 。当 curBoy.next == first 结束遍历
  • 根据用户的输入，生成一个小孩出圈的顺序

n = 5 , 即有5个人

k = 1, 从第一个人开始报数

m = 2, 数2下

  1. 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点.
    补充： 小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次
  2. 当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次
  3. 这时就可以将first 指向的小孩节点 出圈
    first = first .next;
    helper.next = first
    原来first 指向的节点就没有任何引用，就会被回收


出圈的顺序
2->4->1->5->3

代码实现

节点类

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// 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,默认null

	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;
	}
}
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// 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;

	// 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
	public void addBoy(int nums) {
		// nums 做一个数据校验
		if (nums < 1) {
			System.out.println("nums的值不正确");
			return;
		}
		Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
		// 使用for来创建我们的环形链表
		for (int i = 1; i <= nums; i++) {
			// 根据编号，创建小孩节点
			Boy boy = new Boy(i);
			// 如果是第一个小孩
			if (i == 1) {
				first = boy;
				first.setNext(first); // 构成环
				curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
			} else {
				curBoy.setNext(boy);//
				boy.setNext(first);//
				curBoy = boy;
			}
		}
	}

	// 遍历当前的环形链表
	public void showBoy() {
		// 判断链表是否为空
		if (first == null) {
			System.out.println("没有任何小孩~~");
			return;
		}
		// 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
		Boy curBoy = first;
		while (true) {
			System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
			if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
				break;
			}
			curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
		}
	}

	// 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
	/**
	 * @param startNo 表示从第几个小孩开始数数
	 * @param countNum 表示数几下
	 * @param nums 表示最初有多少小孩在圈中
	 */
	public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
		// 先对数据进行校验
		if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
			System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
			return;
		}
		// 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
		Boy helper = first;
		// 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
		while (true) {
			if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
				break;
			}
			helper = helper.getNext();
		}
		//小孩报数前，先让 first 和  helper 移动 k - 1次
		for(int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
			first = first.getNext();
			helper = helper.getNext();
		}
		//当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动  m  - 1 次, 然后出圈
		//这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
		while(true) {
			if(helper == first) { //说明圈中只有一个节点
				break;
			}
			//让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
			for(int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
				first = first.getNext();
				helper = helper.getNext();
			}
			//这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
			System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
			//这时将first指向的小孩节点出圈
			first = first.getNext();
			helper.setNext(first); //
		}
		System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
	}
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//测试
public class Josepfu {
	public static void main(String[] args) {
		// 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
		CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
		circleSingleLinkedList.addBoy(125);// 加入5个小孩节点
		circleSingleLinkedList.showBoy();
		
		//测试一把小孩出圈是否正确
		circleSingleLinkedList.countBoy(10, 20, 125); // 2->4->1->5->3
		//String str = "7*2*2-5+1-5+3-3";
	}
}
数据结构
#java #数据结构
链表（二）
http://example.com/2019/06/05/链表（二）/
作者
shoukailiang
发布于
2019年6月5日
许可协议