链表：单链表
一、链表介绍
链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下：
小结如上图：
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）如图：发现链表的各个节点不一定是连续存储（即地址不是连续的）
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（带头节点）逻辑结构示意图如下：
二、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完成对英雄人物的增删改查操作（删除、修改、查找）
1）第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
添加：
- 先创建一个head头节点，作用就是表示单链表的头
- 后面我们每添加一个节点，就直接加入到链表的最后
遍历：
- 通过一个辅助变量遍历，帮助遍历整个链表
2）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）
需要按照编号的顺序添加：
- 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
新的节点.next = temp.next- 将
temp.next= 新的节点
3）修改节点功能
思路：
1）先找到该节点，通过遍历
2）
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickname = newHeroNode.nickname;
4）删除节点
思路：
- 先找到需要删除的这个节点的前一个节点temp
temp.next = temp.next.next- 被删除的节点，将不会有其他引用指引，会被垃圾回收机制回收
三、代码演示
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//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");
//创建一个链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入,直接在链表尾部添加
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
// singleLinkedList.add(hero4);
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
//显示链表
System.out.println("打印链表----");
singleLinkedList.list();
//显示链表
System.out.println("打印链表----");
singleLinkedList2.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---------");
//显示链表
singleLinkedList.list();
//删除节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.del(4);
System.out.println("删除后的链表情况");
singleLinkedList.list();
}
//方法：获取到单链表的节点的个数（如果是带头节点的链表，需求不统计头）
/**
*
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的是有效节点的个数
*/
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，这里没有统计头节点
HeroNode cur = head.next;
while(cur != null) {
length++;
cur = cur.next; //遍历
}
return length;
}
}
//定义SingleLinkedList 来管理我们的英雄
class SingleLinkedList {
//先初始化一个头节点，头节点不要动
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遍历节点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，则将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;
}
//第二钟方式在添加英雄时，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，所以我们找的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) {
//flag为true，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，不能加入
",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new HeroNode 的 no 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
//判断是否为空
if(head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
}
//找到需要修改的节点，根据 no编号
//先定义一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
boolean flag = false; //用于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) {
//找到节点
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
",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的节点
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;
}
//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
",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
temp = temp.next;
}
}
}
//定义一个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，我们重写toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
}
}
四、单链表面试题
单链表的常见面试题有如下：
1）求单链表中有效节点的个数
//方法：获取到单链表的节点的个数（如果是带头节点的链表，需求不统计头）
/**
*
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的是有效节点的个数
*/
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，这里没有统计头节点
HeroNode cur = head.next;
while(cur != null) {
length++;
cur = cur.next; //遍历
}
return length;
}
2）查找单链表中的倒数第k个节点【新浪面试题】
//查找单链表中的倒数第k个节点[新浪面试]
//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null
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;
}
//定义一个辅助变量,for循环定位到倒数的index
HeroNode cur = head.next; //3
for(int i = 0 ; i< size -index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
3）单链表的反转【腾讯面试题】
//将单链表进行反转[腾讯面试题]
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
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
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;
}
4）从尾到头打印单链表【百度面试题，方法1：反向遍历；方法2：Stack栈】
思路：
- 方法1：先将单链表进行反转操作，然后再遍历即可，这样做的问题是会破坏原来的单链表的结构，不建议
- 方法2：可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现逆序打印的效果
使用栈Stack的实例：
//演示栈stack的基本使用
public class TestStack {
public static void main(String[] args) {
Stack<String> stack = new Stack<String>();
//入栈
stack.add("jack");
stack.add("tom");
stack.add("smith");
//出栈
//smith、tom、jack
while(stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop()); //pop就是将栈顶的数据取出
}
}
}
利用栈进行逆序打印：
//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入的特点，就实现了逆序打印的效果[百度]
public static void reversePrint(HeroNode head) {
if(head.next == null) {
return; //空链表，不能打印
}
//创建一个栈，将各个节点压入栈中
Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
HeroNode cur = head.next;
//将链表中的所有节点压入栈中
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
}
}
5）合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序【课后练习】
思路：
使用了递归的思想，递归返回编号小的节点
代码实现：
//合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序[练习]
public static HeroNode mergeTwoLists(HeroNode head1,HeroNode head2) {
if(head1 == null) {
return head2;
}
if(head2 == null) {
return head1;
}
HeroNode mergeHead = null;
if(head1.no == 0 && head2.no == 0) {
if(head1.next.no <= head2.next.no) {
mergeHead = head1;
}else {
mergeHead = head2;
}
mergeHead.next = mergeTwoLists(head1.next, head2.next);
}else {
if(head1.no <= head2.no) {
mergeHead = head1;
mergeHead.next = mergeTwoLists(head1.next, head2);
}else {
mergeHead = head2;
mergeHead.next = mergeTwoLists(head1, head2.next);
}
}
return mergeHead;
}
//根据头节点打印链表
public static void printListByHead(HeroNode head) {
//链表为空不打印
if(head.next == null) {
return;
}
HeroNode cur = head.next;
while(cur != null) {
System.out.println(cur);
cur = cur.next;
}
}