数据结构之链表

進擊的小鹿2024-03-01 18:03

链表是有序的列表，链式存储，但不一定是连续存储

  • 链表是以节点的方式来存储，一条链表有一个head节点【不存放具体的数据，其作用就是表示单链表头next】
  • 每个节点包含data 域，next 域：指向下一个节点
  • 链表的各个节点不一定是连续存储.
  • 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

增删改查的底层源码

代码
java 复制代码 
package com.xiaolu.linkedlist;

/**
 * @author 林小鹿
 * @version 1.0
 * 单链表
 */
public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //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();
        //加入
        singleLinkedList.add(hero1);
        singleLinkedList.add(hero2);
        singleLinkedList.add(hero3);
        singleLinkedList.add(hero4);

        singleLinkedList.list();
        SingleLinkedList.reversetList(singleLinkedList.getHead());
        System.out.println("反转后");
        singleLinkedList.list();

    }
}

// 定义 SingleLinkedList 管理 HeroNode
class SingleLinkedList {
    // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体的数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

    public HeroNode getHead() {
        return head;
    }

    // 添加节点到单向链表
    // 1.找到当前节点的最后节点
    // 2.将最后这个节点的next 指向新的节点
    public void add(HeroNode heroNode) {
        // 由于head节点不能动，因此需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp = head;
        // 遍历链表，找到最后
        while (true) {
            if (temp.next == null) {
                break;
            }
            // 如果没有找到最后，则将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        // 指向新节点
        temp.next = heroNode;
    }

    // 修改链表的值
    public void update(HeroNode newHerNode) {
        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
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false;
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break; // 已遍历完节点
            }
            if (temp.no == newHerNode.no) {
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;

        }
        if (flag) {
            temp.name = newHerNode.name;
            temp.nickname = newHerNode.nickname;
        } else {
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHerNode);
        }
    }

    // 根据no编号删除节点
    public void del(int no) {
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false; // 标志着是否找到待删除节点
        while (true) {
            if (temp.next == null) {
                break;
            }
            if (temp.next.no == no) {
                // 找到待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (flag) {// 找到
            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() {
        // 判断链表是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        // 由于head节点不能动，因此需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp = head.next;
        while (true) {
            // 判断是否到链表最后
            if (temp == null) {
                break;
            }
            System.out.println(temp);
            // 后移
            temp = temp.next;
        }

    }

    public static void reversetList(HeroNode head) {
        if (head.next == null || head.next.next == null) {
            return;
        }

        // 定义一个辅助的指针(变量)，帮助遍历原来的链表
        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; // 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的最前端
            reverseHead.next = cur;  // 将cur 连接到新的链表上
            cur = next; // 让cur后移
        }
        head.next = reverseHead.next;

    }

}

class HeroNode {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode next; // 指向下一个节点


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

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}

双向链表

1)单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链

表可以向前或者向后查找。

2)单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点，而双向

链表，则可以自我删除，所以前面我们单链表删除

时节点，总是找到temp,temp是待删除节点的前一

个节占认直体会

分析双向涟表的遍历，添加，修改，删除的操作思路==》代码实现

1)遍历方和单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找

2)添加（默认添加到双向链表的最后）

(1)先找到双向链表的最后这个节点

(2)temp.next =newHeroNode

(3)newHeroNode.pre=temp;

3)修改思路和原理的单向链表一样。

4)删除

(1)因为是双向链表，因此，我们可以实现自我删除某个节点

(2)直接找到要删除的这个节点，比如temp

(3)temp.pre.next =temp.next

(4)temp.next.pre=temp.pre;

代码
java 复制代码 
package com.xiaolu.linkedlist;

/**
 * @author 林小鹿
 * @version 1.0
 */
public class DoubleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //先创建节点
        HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
        // 创建一个双向链表
        DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
        doubleLinkedList.add(hero1);
        doubleLinkedList.add(hero2);
        doubleLinkedList.add(hero3);
        doubleLinkedList.add(hero4);

        doubleLinkedList.list();

        // 修改
        HeroNode2 newHerNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
        doubleLinkedList.update(newHerNode);
        System.out.println("修改后的链表情况");
        doubleLinkedList.list();
    }
}

class DoubleLinkedList {
    // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体的数据
    private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");

    public HeroNode2 getHead() {
        return head;
    }

    // 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;
        }
        // 由于head节点不能动，因此需要一个辅助变量temp
        HeroNode2 temp = head.next;
        while (true) {
            // 判断是否到链表最后
            if (temp == null) {
                break;
            }
            System.out.println(temp);
            // 后移
            temp = temp.next;
        }
    }

    public void add(HeroNode2 heroNode) {
        // 由于head节点不能动，因此需要一个辅助变量temp
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最后
        while (true) {
            if (temp.next == null) {
                break;
            }
            // 如果没有找到最后，则将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        // 指向新节点
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }

    // 修改链表的值
    public void update(HeroNode2 newHerNode) {
        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
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode2 temp = head.next;
        boolean flag = false;
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break; // 已遍历完节点
            }
            if (temp.no == newHerNode.no) {
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;

        }
        if (flag) {
            temp.name = newHerNode.name;
            temp.nickname = newHerNode.nickname;
        } else {
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHerNode.no);
        }

    }

    // 根据no编号删除节点
    public void del(int no) {

        // 判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }
        HeroNode2 temp = head.next;
        boolean flag = false; // 标志着是否找到待删除节点
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break;
            }
            if (temp.no == no) {
                // 找到待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (flag) {// 找到
            temp.pre.next = temp.next;
            // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句代码
            if (temp.next != null) {
                temp.next.pre = temp.pre;
            }
        } else {
            System.out.printf("要删除的%d 节点不存在\n", no);
        }

    }

}


class HeroNode2 {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode2 next; // 指向下一个节点
    public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点


    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}

单向环形列表

约瑟夫问题

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

提示

用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu问题：先构成一个有n个结点的单循环链表，然后由k结点起从1开始计数，计到时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从1开始计数，直到最后一个结点从链表中删除算法结束

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