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Java数据结构(四)——链表

时间:2020-11-26 18:20:05      阅读:26      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

链表(Linked-List)

单链表

链表(linked list)有序列表,但是存储不连续

特点:

  • 以节点形式存储

  • 每个节点包括data域,next域:指向下一节点

  • 链表的各个节点不一定时连续存放的

  • 链表分带头节点的链表和无头节点的链表,根据实际需求确定

应用实例

使用带head节点的单向链表实现——水浒英雄排行榜管理

  1. 完成对英雄人物的增删改查操作

  2. 添加时两种方法,直接添加至链表尾部,或插入至指定位置

分析:

  • 创建英雄节点(class,存放信息),创建头节点时,不存放数据表示单链表的头

    /**
    * 定义一个HeroNode,每隔HeroNode对象就是一个节点
    */
    class HeroNode{
       public int no;
       public String name;
       public String nickname;
       public HeroNode next;//指向下个节点
    ?
       //构造器
    ?
       public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
           this.no = no;
           this.name = name;
           this.nickname = nickname;
      }
    ?
       public HeroNode() {
      }
    ?
       @Override
       public String toString() {
           return "HeroNode{" +
                   "no=" + no +
                   ", name=‘" + name + ‘\‘‘ +
                   ", nickname=‘" + nickname + ‘\‘‘ +
                   ‘}‘;
      }
    ?
    ?
    }
  • 添加功能(不考虑顺序)

    1. 先创建head节点,作用是表示单链表的头

    2. 后面没添加一个节点,就直接加入到链表的尾部

    /**
    * 添加节点到单项链表
    * 思路当不考虑编号顺序是
    * 1.找到链表的最后一个节点
    * 2.将最后节点的next指向新节点
    * @param heroNode
    */
    public void add(HeroNode heroNode){
       //定义一个辅助变量
       HeroNode temp = head;
    ?
       //遍历链表,找到最后
       while (true){
           //找到链表最后
           if (temp.next == null){
               break;
          }
           //如果没有找到temp后移
           temp = temp.next;
      }
       //退出循环找到最后的节点
       //将最后这个节点指向新的节点
       temp.next = heroNode;
    }
  • 添加功能(考虑顺序)

    1. 首先找到新添加节点的位置,通过辅助变量

    2. 新的节点.next = temp.next

    3. 将temp.next = 新的节点

    /**
    * 添加功能考虑顺序
    * @param heroNode
    */
    public void addOrder(HeroNode heroNode){
       //定义辅助变量
       HeroNode temp = head;
    ?
       //标志添加编号是否存在,默认为false
      boolean flag = false;
      while (true){
          if (temp.next == null){//已经在链表最后
              break;
          }
          if (temp.next.no>heroNode.no){
              //位置找到了,在temp后插入
              break;
          }else if (temp.next.no == heroNode.no){
              //数据已存在
              flag = true;
              break;
          }
          temp = temp.next;//后移,遍历当前链表
      }
    ?
      //判断flag的值
       if (flag == true){
           //不能添加,编号存在
           System.out.println("编号存在:"+temp.next.no+","+temp.next.name);
      }else {
           heroNode.next = temp.next;
           temp.next = heroNode;
      }
    }
  • 遍历:通过辅助变量,遍历单链表

  • 修改功能

    编号不变,昵称等其他信息改变

    /**
    * 根据根节点的id修改相应的值
    * @param heroNode
    */
    public void update(HeroNode heroNode){
       HeroNode temp = head.next;
       while (true){
           if (temp.no == heroNode.no){
               break;
          }
           temp = temp.next;
      }
       temp.name = heroNode.name;
       temp.nickname = heroNode.nickname;
    }
  • 删除节点

    /**
    * 根据id删除节点
    * @param id
    */
    public void delete(int id){
       HeroNode temp = head;
       while (true){
           if (temp.next.no == id){
               break;
          }
           temp = temp.next;
      }
       temp.next = temp.next.next;
    }
  • 清空链表

    /**
    * 清空链表
    */
    public void clear(){
       HeroNode temp = head;
       temp = temp.next = null;
    }

单链表的面试题

  1. 求单链表中节点的个数

    /**
    * 求单链表中节点的个数
    * 遍历单链表
    * 计数器
    */
    public void getLen(){
    ?
       HeroNode temp = head;
       int count = 0;
       while (true){
           if (temp.next==null){
               break;
          }
           temp = temp.next;
           count++;
      }
       System.out.println("共有"+count+"个节点!");
    }
  2. 查找单链表中倒数第k个节点

    /**
    * 查找单链表倒数第k个节点
    * 思路:
    * 链表 从头到尾遍历
    * 链表长度-id,结尾查找的节点
    * @param id
    */
    public HeroNode selectByID(int id){
       int len = getLen();
       HeroNode temp = head.next;
       for (int i = 0; i < len-id; i++) {
           temp = temp.next;
      }
       return temp;
    }
  3. 单链表的反转

    /**
        * 反转链表
        * 思路:
        *     1.定义一个节点reverseHead = new HeroNode()
        *     2.从头到尾遍历原理啊的链表,每遍历一个节点,将其取出,并放在新的链表的最前端
        *     3.原来的链表的head.next=reverseHead.next
        */
       public void reverse(){
           HeroNode reverseHead = new HeroNode();
           HeroNode temp1 = head.next;
           //指向当前节点的下一节点
           HeroNode next = null;
           if (temp1 == null || temp1.next == null){
               return ;
          }
    ?
           //遍历原来的链表,每遍历一个节点,将其取出,并放在新的链表的最前端
           while (temp1 != null){
               next = temp1.next;//暂时保存当前节点的下一节点
               temp1.next = reverseHead.next;//将temp1的下一节点指向新链表的最前端
               reverseHead.next = temp1;//将temp1连接到新的链表上
               temp1 = next;//后移一次
          }
           //将head.next指向reverseHead.next,实现反转
           head.next = reverseHead.next;
      }
    }
  4. 从尾到头打印单链表【要求方式1:反向遍历。方式2:Stack栈】

    /**
        * 从尾到头打印单链表
        * 思路一:
        *     先将单链表反转,然后遍历
        *     缺点:破坏原来单链表的结构
        * 思路二:
        *     利用栈,压栈后,利用栈先进后出的特点,实现逆序打印
        *
        */
       public void reversePrint(){
           //创建栈
           Stack<HeroNode> stack = new Stack<>();
           HeroNode temp = head.next;
           if (temp == null){
               return;
          }
           while (temp != null){
               stack.push(temp);
               temp = temp.next;
          }
           while (stack.size()>0){
               System.out.println(stack.pop());
          }
      }
    }

     

  5. 合并两个有序的单链表,合并之后链表依然有序

双向链表

package com.why.linkedlist;
?
/**
* @Description TODO 双向链表创建,功能和测试类
* @Author why
* @Date 2020/10/19 10:23
* Version 1.0
**/
?
import java.util.List;
?
/**
* 测试类
*/
public class BidirectionalListDemo {
   public static void main(String[] args) {
       BidirectionalList bl = new BidirectionalList();
       ListNode node1 = new ListNode(1,"lrx","123");
       ListNode node2 = new ListNode(2,"cjl","123");
       ListNode node3 = new ListNode(3,"why","123");
       ListNode node4 = new ListNode(3,"wl","123");
?
       bl.insert(node1);
       bl.insert(node2);
       bl.insert(node3);
       System.out.println("原数据");
       bl.list();
?
       System.out.println("修改");
       System.out.println();
       bl.update(node4);
       bl.list();
?
       System.out.println("删除");
       System.out.println();
       bl.delete(3);
       bl.list();
  }
}
?
/**
* 功能实现类
*/
class BidirectionalList{
?
   //建立头节点
   ListNode head = new ListNode(0,"","");
?
   /**
    * 判空
    * @return
    */
   public boolean isEmpty(){
       if (head.next == null){
           System.out.println("链表为空");
           return true;
      }
       return false;
  }
?
   /**
    * 从头至尾遍历,显示
    * @return
    */
   public void list(){
       boolean empty = isEmpty();
       ListNode temp = head.next;
       if (empty == true){
           return;
      }
       while (temp!=null){
           System.out.println(temp);
           temp = temp.next;
      }
  }
?
   /**
    * 添加到双向链表的最后
    * @param node
    */
   public void insert(ListNode node){
       ListNode temp = head;
       while (temp.next != null){
           temp = temp.next;
      }
       temp.next = node;
       node.pre = temp;
  }
?
   /**
    * 添加到指定位置之后
    */
   public void insertSpecified(ListNode node,int id){
       ListNode temp = head.next;
       while (true){
           if (temp.no == id){
               node.next = temp.next;
               temp.next.pre = node;
               temp.next = node;
               node.pre = temp;
               break;
          }
           temp = temp.next;
      }
  }
?
   /**
    * 修改数据,根据no查找
    * @param node
    */
   public void update(ListNode node){
       boolean empty = isEmpty();
       if (empty){
           return;
      }
       ListNode temp = head.next;
       while (true){
           if (temp.no == node.no){
              break;
          }
           temp = temp.next;
      }
       temp.name = node.name;
       temp.password = node.password;
  }
?
   /**
    * 删除节点
    * 对于双向链表可直接找到要删除的节点,
    * 找到后自我删除即可
    * @param id
    */
   public void delete(int id){
       //判断当前链表是否为空
       if (isEmpty()){
           System.out.println("不存在");
           return;
      }
       ListNode temp = head.next;
       while (true){
           if (temp == null){
               return;
          }
           if (temp.no == id){
               break;
          }
           temp = temp.next;
      }
       temp.pre.next = temp.next;
       //这里有问题,如果最后一个节点不需要执行,否则会出现空指针异常
       if (temp.next !=null){
           temp.next.pre = temp.pre;
      }
  }
}
?
/**
* 节点类
*/
class ListNode{
   public int no;
   public String name;
   public String password;
   public ListNode pre;
   public ListNode next;
?
   public ListNode(int no, String name, String password) {
       this.no = no;
       this.name = name;
       this.password = password;
  }
?
   @Override
   public String toString() {
       return "ListNode{" +
               "no=" + no +
               ", name=‘" + name + ‘\‘‘ +
               ", password=‘" + password + ‘\‘‘+
               ‘}‘;
  }
}

环形链表和约瑟夫问题(约瑟夫环)

约瑟夫(Josephu)问题

设编号为1,2,...,n的n个人围坐一圈,约定编号weik(1<=k<=n)的人从1开始报数,疏导m的那个人出列,他的下一位又从1开始报数,数到m的那个人又出列,依此类推,直到所有人出列为止,由此产生一个出队编号的序列

解决思路:

使用环形链表

环形列表

创建环形链表思路:

  1. 创建第一个节点,让first指向该节点,并形成环形

  2. 后面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

遍历环形链表思路:

  1. 先让辅助指针temp,指向first节点

  2. 然后通过while循环遍历该环形链表即可

  3. 循环结束条件temp.next = =first

删除指定位置节点

  1. 根据用户输入id,删除

  2. 找到节点

  3. temp.pre.next = temp.next

  4. temp.next.pre = temp.pre

代码实现

package com.why.linkedlist;
?
import java.awt.*;
?
/**
* @Description TODO 环形链表节点,功能实现,测试类
* @Author why
* @Date 2020/10/20 10:07
* Version 1.0
**/
public class RingLinkedListDemo {
   public static void main(String[] args) {
       RingLinkedList rl = new RingLinkedList();
       rl.add(20);
       System.out.println("原数据");
       rl.list();
       rl.delete(5);
       System.out.println("删除后:");
       rl.list();
  }
}
?
/**
* 功能实现类
*/
class RingLinkedList{
   //创建first节点目前不要赋值,当前无编号
   private RingNode first = new RingNode();
?
   /**
    * 添加节点
    * @param nums
    */
   public void add(int nums){
       //nums做数据校验
       if (nums<1){
           System.out.println("数据不合法!!!");
           return;
      }
       RingNode temp = null;//辅助指针帮助构建环形链表
       //使用循环创建环形链表
       for (int i = 1; i <= nums; i++) {
           //根据编号创建节点
           RingNode node = new RingNode(i);
           //第一个节点,赋值,,形成环状
           if (i == 1){
               first = node;
               first.next = first;
               first.pre = first;
               temp = first;
          }else {
               temp.next = node;
               first.pre = node;
               node.pre = temp;
               node.next = first;
               temp = node;
          }
      }
  }
?
   /**
    * 遍历打印
    */
   public void list(){
       //判空
       if (first == null){
           System.out.println("链表空");
           return;
      }
       RingNode temp = first;
       while (true){
           System.out.println(temp);
           if (temp.next == first){
               break;
          }
           temp = temp.next;
      }
  }
?
   public void delete(int id){
       RingNode temp = first;
       while (true){
           if (id == temp.no){
               temp.pre.next = temp.next;
               temp.next.pre = temp.pre;
               System.out.println("出队的:"+temp);
               break;
          }
           temp = temp.next;
      }
  }
}
?
/**
* 节点类
*/
class RingNode{
   public int no;
   public RingNode next;
   public RingNode pre;
?
   public RingNode(int no) {
       this.no = no;
  }
?
   public RingNode() {
  }
?
   @Override
   public String toString() {
       return "RingNode{" +
               "no=" + no +
               ‘}‘;
  }
?
   public int getNo() {
       return no;
  }
?
   public void setNo(int no) {
       this.no = no;
  }
?
}

 

Java数据结构(四)——链表

原文:https://www.cnblogs.com/whystudyjava/p/14043271.html

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