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java实现单链表(Linked List)相关

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Mar 01, 2021 am 09:47 AM
java 单链表

java实现单链表(Linked List)相关

免费学习推荐：java基础教程

文章目录

  • 一、单链表介绍
  • 二、单链表的实现
    • 1.单链表的创建(添加)
      • 1.1尾添加
      • 1.2按排名添加
    • 2.单链表节点的修改
    • 3.单链表节点的删除
    • 4.单链表的完整实现
  • 三、单链表面试题

一、单链表介绍

单链表是一个有序列表，以节点的方式链式存储信息，但节点不一定连续，每一个节点包括data域和next域。

  • data域：用来存放数据。
  • next域：指向下一个节点。

在这里插入图片描述

链表分为带头节点的链表和不带头节点的链表。

  • 单链表(带头节点)
    在这里插入图片描述
  • 单链表(不带头节点)
    在这里插入图片描述

二、单链表的实现

需求：使用带head头的单向链表实现–水浒英雄排行榜管理。
1)完成对英雄的增删改查
2)第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部。
3)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(如果已有这个排名，则添加失败，并给出提示)

1.单链表的创建(添加)

1.1尾添加

尾添加的思路

①先创建一个head头节点，作用就是表示单链表的头。
②然后每添加一个节点，就直接加入到链表的最后。

尾添加即：不考虑编号顺序，找到当前链表的最后节点，将最后这个节点的next指向新的节点。
在这里插入图片描述
代码实现

	// 添加方式1:尾添加
	public void add(HeroNode heroNode) {
		// 因为head头不能动,因此需要一个辅助变量(指针)temp
		HeroNode temp = head;
		while (true) {
			// 如果遍历到链表的最后
			if (temp.next == null) {
				break;
			}
			// temp指针后移
			temp = temp.next;
		}
		// 当退出循环时,temp指向链表的最后
		temp.next = heroNode;
	}
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1.2按排名添加

按排名添加的思路
①先通过辅助变量(temp指针)找到新添加的节点的位置。
②新节点.next=temp.next;
③temp.next=新的节点；

在这里插入图片描述

代码实现

	// 添加方式2:根据排名添加
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;// 借助辅助指针
		boolean flag = false;// 添加的编号是否存在
		while (true) {
			if (temp.next == null) {// 遍历到结尾
				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) {// 该编号已存在
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移,遍历当前链表
		}
		if (flag) {
			// 不能添加
			System.out.printf("准备插入的英雄的编号%d已经存在，不能加入\n", heroNode.no);
		} else {
			// 插入到temp的后面
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}
	}
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2.单链表节点的修改

修改的思路
①通过遍历先找到该节点。
②temp.name =newHeroNode.name;，temp.nickname=newHeroNode.nickname;

代码实现

	// 修改节点信息,根据节点的no属性修改其他信息
	public void update(HeroNode newHeroNode) {
		// 空链表无法修改节点信息
		if (head.next == null) {
			System.out.println("链表为空~");
			return;
		}
		// 根据no排名找到需要修改的节点
		HeroNode temp = head.next;
		boolean flag = false;// flag表示是否找到需要修改的节点
		while (true) {
			if (temp == null) {
				// 遍历到结尾
				break;
			}
			if (temp.no == newHeroNode.no) {
				// 找到
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移
		}
		if (flag) {
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		} else {
			System.out.printf("没有找到编号为%d的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
		}
	}
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3.单链表节点的删除

删除的思路

①找到需要删除的节点的前一个节点。
②temp.next=temp.next.next
③被删除的节点，将不会有其它引用指向，会被垃圾回收机制回收。
在这里插入图片描述
代码实现

	public void delete(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;// 是否找到待删除节点
		while (true) {
			if (temp.next == null) {
				// 遍历到结尾
				break;
			}
			if (temp.next.no == no) {
				// 找到了待删除节点的前一个节点
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移
		}
		if (flag) {
			// 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);
		}
	}
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4.单链表的完整实现

package com.gql.linkedlist;/**
 * 单链表
 * 
 * @guoqianliang
 *
 */public class SingleLinkedListDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 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");
		// 创建单向链表
		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
		// 加入
		singleLinkedList.addByOrder(hero1);
		singleLinkedList.addByOrder(hero4);
		singleLinkedList.addByOrder(hero3);
		singleLinkedList.addByOrder(hero2);

		singleLinkedList.list();

		// 测试修改节点
		HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~");
		singleLinkedList.update(newHeroNode);
		System.out.println("修改后的链表情况:");
		singleLinkedList.list();

		// 删除一个节点
		singleLinkedList.delete(1);
		singleLinkedList.delete(2);
		singleLinkedList.delete(3);
		singleLinkedList.delete(4);
		System.out.println("删除后的链表情况:");
		singleLinkedList.list();

	}}//定义SingleLinkedList,管理英雄class SingleLinkedList {
	// 初始化头结点,不存放具体数据
	private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

	// 添加方式1:尾添加
	// 思路:
	// 1.找到当前链表的最后节点
	// 2.将这个最后的节点的next指向新的节点
	public void add(HeroNode heroNode) {
		// 因为head头不能动,因此需要一个辅助变量(指针)temp
		HeroNode temp = head;
		while (true) {
			// 如果遍历到链表的最后
			if (temp.next == null) {
				break;
			}
			// temp指针后移
			temp = temp.next;
		}
		// 当退出循环时,temp指向链表的最后
		temp.next = heroNode;
	}

	// 添加方式2:根据排名添加
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;// 借助辅助指针
		boolean flag = false;// 添加的编号是否存在
		while (true) {
			if (temp.next == null) {// 遍历到结尾
				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) {// 该编号已存在
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移,遍历当前链表
		}
		if (flag) {
			// 不能添加
			System.out.printf("准备插入的英雄的编号%d已经存在，不能加入\n", heroNode.no);
		} else {
			// 插入到temp的后面
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}
	}

	// 修改节点信息,根据节点的no属性修改其他信息
	public void update(HeroNode newHeroNode) {
		// 空链表无法修改节点信息
		if (head.next == null) {
			System.out.println("链表为空~");
			return;
		}
		// 根据no排名找到需要修改的节点
		HeroNode temp = head.next;
		boolean flag = false;// flag表示是否找到需要修改的节点
		while (true) {
			if (temp == null) {
				// 遍历到结尾
				break;
			}
			if (temp.no == newHeroNode.no) {
				// 找到
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移
		}
		if (flag) {
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		} else {
			System.out.printf("没有找到编号为%d的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
		}
	}

	// 删除节点
	// 思路:
	// 1.找到需要删除节点的前一个节点
	// 2.temp.next=temp.next.next
	// 3.被删除的节点将会被垃圾回收机制回收
	public void delete(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;// 是否找到待删除节点
		while (true) {
			if (temp.next == null) {
				// 遍历到结尾
				break;
			}
			if (temp.next.no == no) {
				// 找到了待删除节点的前一个节点
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移
		}
		if (flag) {
			// 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);
		}

	}

	// 显示链表[遍历]
	public void list() {
		// 空链表直接返回
		if (head.next == null) {
			System.out.println("链表为空");
			return;
		}
		// 仍然使用辅助变量(指针),进行循环
		HeroNode temp = head.next;
		while (true) {
			if (temp == null) {
				break;
			}
			System.out.println(temp);
			// 将temp后移
			temp = temp.next;
		}

	}}//定义HeroNode,每一个HeroNode就是一个节点class HeroNode {
	public int no;// 排名
	public String name;
	public String nickname;// 昵称
	public HeroNode next;// 指向下一个节点

	// 构造器
	public HeroNode() {
		super();
	}

	public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
		super();
		this.no = no;
		this.name = name;
		this.nickname = nickname;
	}

	// 重写toString
	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
	}}
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运行结果
在这里插入图片描述

三、单链表面试题

在这里插入图片描述
上面四个面试题，答案都放在下面的代码中

package com.gql.LinkedList;import java.util.Stack;/**
 * 模拟单链表
 * 
 * @author Hudie
 * @Email:guoqianliang@foxmail.com
 * @date 2020年7月16日下午6:47:42
 */public class SingleLinkedListDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 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");
		// 创建单向链表
		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
		// 加入
		singleLinkedList.addByOrder(hero1);
		singleLinkedList.addByOrder(hero4);
		singleLinkedList.addByOrder(hero3);
		singleLinkedList.addByOrder(hero2);

		singleLinkedList.list();

		// 测试修改节点
		HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~");
		singleLinkedList.update(newHeroNode);
		System.out.println("修改后的链表情况:");
		singleLinkedList.list();

		// 删除一个节点
		singleLinkedList.delete(4);
		System.out.println("删除后的链表情况:");
		singleLinkedList.list();
		
		//练习4:反向打印单链表
		System.out.println("反向打印单链表:");
		reversePrint(singleLinkedList.getHead());
		//练习3:反转单链表
		reversalList(singleLinkedList.getHead());
		System.out.println("反转过后的单链表为:");
		singleLinkedList.list();
		
		// 练习1:获取单链表节点个数
		System.out.println("单链表的有效个数为:");
		System.out.println(getLength(singleLinkedList.getHead()));
		
		int index = 2;
		//练习2:获取单链表倒数第index给节点
		System.out.println("倒数第"+ index +"个节点为:");
		System.out.println(getLastKNode(singleLinkedList.getHead(),index));
	}

	/**
	 * @Description: 获取单链表节点个数 思路: while循环 + 遍历指针
	 */
	public static int getLength(HeroNode head) {
		if (head.next == null) {
			return 0;
		}
		int length = 0;
		// 辅助指针
		HeroNode p = head.next;
		while (p != null) {
			length++;
			p = p.next;
		}
		return length;
	}

	/**
	 * @Description: 
	 * 查找单链表中倒数第index个节点 index:表示倒数第index给节点 
	 * 思路:
	 * 1.首先获取链表的长度length,可直接调用getLength
	 * 2.然后从链表第一个开始遍历,遍历(length-index)个 
	 * 3.找不到返回null
	 */
	public static HeroNode getLastKNode(HeroNode head, int index) {
		if (head.next == null) {
			return null;
		}
		int length = getLength(head);
		if (index <= 0 || index > length) {
			return null;
		}
		HeroNode p = head.next;
		for(int i = 0;i < length-index;i++){
			p = p.next;
		}
		return p;
	}
	
	/**
	 * @Description: 
	 * 反转单链表[带头节点]
	 * 思路:
	 * 1.先定义一个节点reversalHead = new HeroNode(0,"","");
	 * 2.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reversalHead的最前端
	 * 3.原来的链表的head.next = reversalHead;
	 */
	public static void reversalList(HeroNode head){
		//链表为空或只有一个节点,无需反转,直接返回
		if(head.next == null || head.next.next == null){
			return;
		}
		//辅助指针p
		HeroNode p = head.next;
		HeroNode next = null;//指向辅助指针p的下一个位置
		HeroNode reversalHead = 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reversalHead的最前端
		while(p != null){
			next = p.next;
			p.next = reversalHead.next;
			reversalHead.next = p;
			p = next;
		}
		head.next = reversalHead.next;
	}
	/**
	 * @Description: 
	 * 反向打印单链表[带头节点]
	 * 思路1:单链表反转后打印(不建议,因为破坏了单链表的结构)
	 * 思路2:使用栈结构,利用栈先进后出的特点
	 */
	public static void reversePrint(HeroNode head){
		if(head.next == null){
			return;
		}
		Stack stack = new Stack();
		HeroNode p = head.next;
		while(p != null){
			stack.push(p);
			p = p.next;
		}
		//将栈中的节点进行打印
		while(stack.size() > 0){
			System.out.println(stack.pop());
		}
	}}// 定义SingleLinkedList,管理英雄,即链表的增删改查class SingleLinkedList {
	// 初始化头结点,不存放具体数据
	private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

	// 添加方式1:尾添加
	// 思路:
	// 1.找到当前链表的最后节点
	// 2.将这个最后的节点的next指向新的节点
	public void add(HeroNode heroNode) {
		// 因为head头不能动,因此需要一个辅助变量(指针)temp
		HeroNode temp = head;
		while (true) {
			// 如果遍历到链表的最后
			if (temp.next == null) {
				break;
			}
			// temp指针后移
			temp = temp.next;
		}
		// 当退出循环时,temp指向链表的最后
		temp.next = heroNode;
	}

	public HeroNode getHead() {
		return head;
	}

	// 添加方式2:根据排名添加
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;// 借助辅助指针
		boolean flag = false;// 添加的编号是否存在
		while (true) {
			if (temp.next == null) {// 遍历到结尾
				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) {// 该编号已存在
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移,遍历当前链表
		}
		if (flag) {
			// 不能添加
			System.out.printf("准备插入的英雄的编号%d已经存在，不能加入\n", heroNode.no);
		} else {
			// 插入到temp的后面
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}
	}

	// 修改节点信息,根据节点的no属性修改其他信息
	public void update(HeroNode newHeroNode) {
		// 空链表无法修改节点信息
		if (head.next == null) {
			System.out.println("链表为空~");
			return;
		}
		// 根据no排名找到需要修改的节点
		HeroNode temp = head.next;
		boolean flag = false;// flag表示是否找到需要修改的节点
		while (true) {
			if (temp == null) {
				// 遍历到结尾
				break;
			}
			if (temp.no == newHeroNode.no) {
				// 找到
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移
		}
		if (flag) {
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		} else {
			System.out.printf("没有找到编号为%d的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
		}
	}

	// 删除节点
	// 思路:
	// 1.找到需要删除节点的前一个节点
	// 2.temp.next=temp.next.next
	// 3.被删除的节点将会被垃圾回收机制回收
	public void delete(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;// 是否找到待删除节点
		while (true) {
			if (temp.next == null) {
				// 遍历到结尾
				break;
			}
			if (temp.next.no == no) {
				// 找到了待删除节点的前一个节点
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 后移
		}
		if (flag) {
			// 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);
		}

	}

	// 显示链表[遍历]
	public void list() {
		// 空链表直接返回
		if (head.next == null) {
			System.out.println("链表为空");
			return;
		}
		// 仍然使用辅助变量(指针),进行循环
		HeroNode temp = head.next;
		while (true) {
			if (temp == null) {
				break;
			}
			System.out.println(temp);
			// 将temp后移
			temp = temp.next;
		}

	}}// 定义HeroNode,每一个HeroNode就是一个节点class HeroNode {
	public int no;// 排名
	public String name;
	public String nickname;// 昵称
	public HeroNode next;// 指向下一个节点

	// 构造器
	public HeroNode() {
		super();
	}

	public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
		super();
		this.no = no;
		this.name = name;
		this.nickname = nickname;
	}

	// 重写toString
	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
	}}
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