一、链表的介绍
1、链表是以节点的方式来储存,是链式储存。
2、每个节点包含data域(存放数据)、next域(指向下一个节点)。
3、链表的各个节点不一定是连续储存的。
4、链表分为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。
二、带头节点单链表示意图
三、编写java代码实现带头节点的单链表
3.1 应用实例
使用带头的单向链表实现 – 水浒英雄排行榜管理完成对英雄人物的增删改查操作。
3.2 编写HeroNode类
定义HeroNode,每个HeroNode对象就是一个节点。
package point5;
/*
定义HeroNode,每个HeroNode对象就是一个节点
*/
public 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;
}
// 重写toString方法
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
}
}
3.3 编写SingleLinkedList类
package point5;
import java.util.Stack;
// 定义 SingleLinkedList 管理我们的英雄
public class SingleLinkedList {
// 现初始化一个头节点,头节点不要动,不存放具体的数据
private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
// 一、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 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;
}
// 二、按照no从小到大的顺序添加节点到单向链表
// 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;
// 标志添加的编号是否存在,默认为false
boolean flag = false;
while (true){
// 说明 temp 已经在链表的最后
if (temp.next == null){
break;
}
// 位置找到,就在 temp 的后面插入
if (temp.next.no > heroNode.no) {
break;
}
// 说明希望添加的 heroNode 的编号已然存在
else if (temp.next.no == heroNode.no){
//说明编号存在
flag = true;
break;
}
// 后移,遍历当前链表
temp = temp.next;
}
// 判断 flag 的值
// 不能添加,说明编号存在
if (flag){
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;
}
}
// 三、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;
// 表示是否找到该节点
boolean flag = false;
while(true){
// 已遍历完链表
if (temp == null){
break;
}
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;
}
// 没有找到
else {
System.out.printf("没有找到编号%d的节点,不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 四、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、说明我们在比较的时,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no
while (true){
// 已经到链表的最后
if (temp.next == null) {
break;
}
// 找到的待删除节点的前一个节点temp
if (temp.next.no == no){
// 找到的待删除节点的前一个节点 temp
flag = true;
break;
}
// temp后移,遍历
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\n",no);
}
}
// 五、显示链表
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;
}
}
// 六、反转链表
public void reverseList(){
// 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;
// 指向当前节点[cur]的下一个节点
HeroNode next = null;
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,后面需要使用
cur.next = reverseHead.next; // 将cur的下一个节点指向新的链表
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;
}
// 七、求单链表中的有效节点的个数
public int getLength(){
/**
* @description:
* @return: 返回的就是有效节点的个数
* @param: head 链表的头节点
* @author: hyr
* @time: 2020/1/13 20:11
*/
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;
}
return length;
}
// 八、逆序打印链表
public void reversePrint() {
/**
* @description: 使用栈这个数据结构,将各个节点压入栈中,再弹出就可以实现逆序打印的效果
* @return:
* @param: head 单链表的头节点
* @author: hyr
* @time: 2020/1/13 21:21
*/
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 cur = head.next;
// 将链表中的所有节点压入栈
while (cur != null) {
stack.push(cur);
cur = cur.next; //cur后移,这一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()); // 栈的特点是先进后出
}
}
// 九、查找单链表中的倒数第k个结点
public HeroNode findLastIndexNode(int index){
// 思路
// 1、编写一个方法,接受 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null
// 判断如果链表为空,返回null
if (head.next == null){
System.out.println("没有找到");
}
// 第一个遍历得到链表的长度(节点个数)
int size = getLength();
// 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){
System.out.println("要查找的位置不存在");
}
// 定义给辅助变量,for循环定位到倒数的index
HeroNode cur = head.next;
for (int i = 0; i < size - index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
}
3.4 编写测试类SingleLinkedListDemo
package point5;
/*
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。
*/
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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// // 一、不按顺序添加节点,进行测试
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero4);
// singleLinkedList.add(hero3);
// //查看一下链表的信息
// singleLinkedList.list();
// 二、按照no顺序添加节点,进行测试
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
// 查看一下链表信息
System.out.println("按序插入后的链表信息为:");
singleLinkedList.list();
System.out.println();
// 三、修改节点的信息
singleLinkedList.update(new HeroNode(1,"宋宋","小宋"));
// 修改后的链表信息
System.out.println("修改后的链表信息为:");
singleLinkedList.list();
System.out.println();
// 四、删除节点
singleLinkedList.del(1);
// 删除节点后的链表信息
System.out.println("删除节点后的链表信息为:");
singleLinkedList.list();
System.out.println();
// 五、显示链表
// 当前链表信息
System.out.println("当前链表信息为:");
singleLinkedList.list();
System.out.println();
// 六、反转链表
System.out.println("反转后的链表信息为:");
singleLinkedList.reverseList();
singleLinkedList.list();
System.out.println();
// 七、求链表中有效节点的个数
System.out.println("链表中有效节点的个数为:");
System.out.println(singleLinkedList.getLength());
System.out.println();
// 八、逆序打印链表
System.out.println("逆序打印的链表信息为:");
singleLinkedList.reversePrint();
System.out.println();
// 九、查找链表中的倒数第k个结点
System.out.println("链表中的倒数第一个节点信息为:");
System.out.println(singleLinkedList.findLastIndexNode(1));
}
}
3.5 代码运行结果
按序插入后的链表信息为:
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
修改后的链表信息为:
HeroNode [no=1, name=宋宋, nickname=小宋]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
删除节点后的链表信息为:
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
当前链表信息为:
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
反转后的链表信息为:
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
链表中有效节点的个数为:
3
逆序打印的链表信息为:
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
链表中的倒数第一个节点信息为:
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]