链表(Linked List)
基本介绍:
链表是有序的列表,针对有头节点的链表内存分布结构如下:
我们会发现:
1、链表是以节点的方式来存储,链式存储
2、每个节点包括data域,next域(指向下一个节点)
3、链表的各个节点不一定是连续存放
4、链表分为带头节点的链表和没有头节点的链表
逻辑结构:
head节点:不存放具体数据,作用就是表示单链表的头。
1、添加节点(创建):
①先创建一个head头节点,作用就是表示单链表的头
②每添加一个节点,就直接加入到链表的最后
2、遍历单链表:
通过一个辅助数组遍历,帮助遍历整个数组
3、按照编号的顺序添加节点:
①首先找到新添加的节点位置,是通过辅助变量(指针)
②新的节点.next=tmp.next
③tmp.next=新的节点
4、单链表节点的修改
①根据节点的id来修改,不能修改节点的id
②先找到该节点,通过遍历。修改即可。
5、单链表节点的删除
①先找到需要删除节点的前一个节点tmp
②tmp.next=tmp.next.next
③被删除的节点将不会有其他引用指向,会被垃圾回收机制回收
package com.datestructures;
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
PeopleNode person1 = new PeopleNode(1,"白琼","beryl");
PeopleNode person2 = new PeopleNode(2,"小明","haha");
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.addByOrder(person2);
singleLinkedList.addByOrder(person1);
singleLinkedList.addByOrder(person1);
singleLinkedList.list();
//测试修改节点代码
PeopleNode newPersonNode = new PeopleNode(2,"小红","红红");
singleLinkedList.update(newPersonNode);
singleLinkedList.list();
//测试删除节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.list();
}
}
//定义一个SingleLinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList {
//初始化一个头节点,位置不能变
private PeopleNode head = new PeopleNode(0,"","");
//不考虑编号顺序
// 1、找到当前链表的最后节点
//2、将这个节点的next 指向 新的节点
public void add(PeopleNode peopleNode) {
PeopleNode tmp = head;
while (true) {
if (tmp.next == null) {
break;
}
tmp = tmp.next;
}
tmp.next = peopleNode;
}
//按照标号顺序添加节点
public void addByOrder(PeopleNode peopleNode) {
//tmp是位于添加节点的前一个节点,否则无法加入
PeopleNode tmp = head;
boolean flag = false;
while (true) {
if (tmp.next == null) {
break;
} else if (tmp.next.id > peopleNode.id) {
break;
} else if (tmp.next.id == peopleNode.id) {
flag = true;
break;
}
tmp = tmp.next;
}
if (flag) {
System.out.println("已经存在,不能添加");
} else{
peopleNode.next = tmp.next;
tmp.next = peopleNode;
}
}
//修改节点的信息,根据id修改,即id编号不能改
public void update(PeopleNode newPeopleNode) {
//判断是否为空
if(head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//找到需要修改的节点
PeopleNode tmp = head.next;
boolean flg = false;
while(true) {
if (tmp == null) {
break; //已经遍历结束
}
if (tmp.id == newPeopleNode.id) {
//找到
flg = true;
break;
}
tmp = tmp.next;
}
if (flg) {
tmp.name = newPeopleNode.name;
tmp.nickName = newPeopleNode.nickName;
} else {
System.out.printf("找不到编号 %d 的节点\n",newPeopleNode.id);
}
}
//删除节点
public void del(int id) {
PeopleNode tmp = head;
boolean flg = false;
while (true) {
if (tmp.next == null) {
break;
}
if (tmp.next.id == id) {
flg = true; //找到了
break;
}
tmp = tmp.next;
}
if (flg) {
//找到可以删除
tmp.next = tmp.next.next;
} else {
System.out.printf("要删除的%d节点不存在\n",id);
}
}
//显示链表,遍历
public void list() {
PeopleNode tmp = head.next;
//判断链表是否为空
while(true) {
if (tmp == null) {
break;
}
//输出节点信息
System.out.println(tmp);
tmp = tmp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode,每个HeroNode就是一个节点
class PeopleNode {
public int id;
public String name;
public String nickName;
public PeopleNode next; //next域 存放下一个节点的信息
public PeopleNode(int pid, String pname, String pnickname) {
this.id = pid;
this.name = pname;
this.nickName = pnickname;
}
//重写toString方法
public String toString() {
return "PeopleNode{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
", nickName='" + nickName + '\'' +
'}';
}
}
几个小Demo:
1、获取单链表中节点的个数
public static int getLength(PeopleNode head) {
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
}
PeopleNode tmp = head.next; //需求不统计头节点数
int count = 0;
while (tmp != null) {
count++;
tmp = tmp.next;
}
return count;
}
2、查找单链表中的倒数第k个节点
①遍历链表,求出链表总长度length
②从链表的第一个元素开始遍历,遍历(length-k) 个
③如果找到了返回该节点,找不到返回null
public static PeopleNode findLastIndexNode(PeopleNode head, int index) {
if (head.next == null) {
return null; //链表为空,找不到
}
int length = getLength(head);
if (index <= 0 || index > length) {
return null;
}
PeopleNode tmp = head.next;
for (int i = 0; i < length-index; i++) { //3 倒数第一个 遍历3-1=2次
tmp = tmp.next;
}
return tmp;
}
3、将单链表反转
①先定义一个节点reverseHead=new PeopleNode();
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 = reverseNode.next
public static void reverseList(PeopleNode head) {
//如果当前链表为空或者只有一个节点,直接返回
if (head.next == null || head.next.next == null) {
return;
}
PeopleNode tmp = head.next;
PeopleNode next = null; //指向当前节点tmp的下一个节点
PeopleNode reverseNode = new PeopleNode(0,"","");
while (tmp != null) {
next = tmp.next; //保存当前节点的下一个节点
tmp.next = reverseNode.next; //将tmp的下一个节点指向链表的最前端
reverseNode.next = tmp; //将tmp连接到新的链表上
tmp = next; //让tmp后移
}
head.next = reverseNode.next;
}
4、 从尾到头打印单链表
①反转打印
②利用栈这个数据结构,将各节点压入栈中,然后利用栈的先进后出的特点实现逆序打印。(没有改变链表的本身结构)
public static void reversePrint(PeopleNode head) {
if (head.next == null) {
return;
}
Stack stack = new Stack<PeopleNode>();
PeopleNode cur = head.next;
//压栈
while(cur != null) {
stack.push(cur);
cur = cur.next;
}
//出栈
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop());
}
}
存在问题:
1、查找的方向只能是一个方向
2、不能自我删除,需要靠辅助节点。。引入双向列表
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为了解决单向链表查找的方向只能是一个方向、不能自我删除,需要靠辅助节点的问题,引入双向列表。
双向链表的遍历、添加、删除的操作
1、遍历:和单链表相同,可以向前也可以向后
2、添加:
①先找到双向链表的最后一个节点
②tmp.next = newPeopleNode
③newPeopleNode.pre = tmp
3、修改:和单链表相同
4、删除
①可以自我删除,直接找到要删除的节点,比如tmp
②tmp.pre.next = tmp.next
③tmp.next.pre = tmp.pre