[数据结构] 链表

public class LinkedList {
    // 定义链表节点
    static class ListNode {
        int val; // 数据域
        ListNode next; // 指针域

        ListNode(int x) {
            this.val = x;
            this.next = null;
        }
    }

    public ListNode head;
}

如何将链表关联起来?

通过访问node1的指针域next,将其赋值为下一个节点的地址,以此类推,最后让头节点head指向第一个节点node1.

java 复制代码

        node1.next = node2;
        node2.next = node3;
        node3.next = node4;
        node4.next = node5;
        this.head = node1;

3.链表的方法(功能)

1).display() -- 链表的遍历

首先，我们创建一个名为 cur 的局部变量，它是一个指向 ListNode 类型的引用。将链表的头节点（head）赋值给 cur，这样我们就有了一个可以用来遍历整个链表的起始点.使用 while 循环来遍历链表。只要 cur不是 null（即还没有到达链表的末尾），就继续执行循环体内的代码。如果 cur 是 null，则说明已经到了链表的末尾，循环结束。在循环体内，我们使用 System.out.print 来打印当前节点的数据。这里用 + " -> " 格式化输出，以箭头分隔各个数据项，直观地表示出它们之间的链接关系。更新 cur指针，使其指向下一个节点（通过 cur.next 获取）。这一步非常重要，因为它确保了我们在下一次迭代时能够访问链表中的下一个节点。当循环结束后，我们额外打印一个 null，表示链表的终止。这是为了更清晰地展示链表结构，表明没有更多的节点了。

java 复制代码

public void display() {
        ListNode cur = head;
        while(cur != null) {
            System.out.print(cur.val + "->");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println("null");
    }

2).size() -- 求链表的长度

定义count变量,记录cur向后走的次数,每走一步,count++

java 复制代码

public int size() {
        ListNode cur = head;
        int count = 0;
        while(cur != null) {
            count++;
            cur = cur.next;
        }
        return count;
    }

3).addFirst(int val) -- 头插法

将head头节点的地址传给node.next 2. 然后让head指向node

注意: 这里两步的顺序不可以交换 , 否则就是自己指向自己了

java 复制代码

public void addFirst(int val) {
        ListNode node = new ListNode(val);
        node.next = head;
        head = node;
    }

4).addLast(int val) -- 尾插法

1.为了避免head == null 报错, 先进行判断,若head == null , 则 head = node,然后return掉.

2.若head != null , 则这通过循环找到 cur.next == null ,最后让cur.next = node.

java 复制代码

public void addLast(int val) {
        ListNode node = new ListNode(val);
        if(head == null) {
            head = node;
            return;
        }
        ListNode cur = head;
        while(cur.next != null) {
            cur = cur.next;
        }
        cur.next = node;
    }

5).addIndex -- 在任意位置插入

1.判断index的合法性: (1). 定义一个 checkIndex(int index) 方法用来检查 index 的合法性

2.index == 0 || index == size();前者相当于是头插，直接调用 addFirst(),后者相当于是尾插，直接调用 addLast()

3.找到 index 的前一个位置,创建一个 findIndexSubOne(int index) 方法,创建一个节点 cur 来接收调用方法的返回值, 最后 cur 就是 index 位置的前一个节点了

4.进行连接,实例化一个所带数据为 val 的节点 node,

node.next = cur.next;

cur.next = node;

java 复制代码

public void addIndex(int index,int val) {
        // 1.判断index的合法性
        try {
            checkIndex(index);
        } catch(IndexNotLegalException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // index == 0 || index == size()
        if(index == 0) {
            addFirst(val);
            return;
        } else if(index == size()) {
            addLast(val);
            return;
        }
        // 3.找到index前一个位置
        ListNode cur = findIndexSubOne(index);
        // 4.进行连接
        ListNode node = new ListNode(val);
        node.next = cur.next;
        cur.next = node;
    }
    public ListNode findIndexSubOne(int index) {
        ListNode cur = head;
        for (int i = 0; i < index - 1; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }
    public void checkIndex(int index) {
        if(index < 0 || index >size()) {
            throw new IndexNotLegalException("index位置不合法");
        }
    }
    public class IndexNotLegalException extends RuntimeException {
        public IndexNotLegalException() {
        }
        public IndexNotLegalException(String message) {
            super(message);
        }
    }

6).contains(int val) -- 链表中是否包含某个元素

遍历链表,如果能在链表中找到val,则返回true,否则,返回false

java 复制代码

public boolean contains(int val) {
        ListNode cur = head;
        while(cur != null) {
            if(cur.val == val) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

7). remove(int key) -- 删除第一次出现的关键字的节点

1.首先判断链表是否为空

2.循环遍历 : cur.next != null

3.找到val值的前一个节点cur : 当cur.next.val = val 时,找到目标

4.进行删除

java 复制代码

public void remove(int key) {
        // 如果链表为空
        if(head == null) {
            return;
        }
        // 如果第一个元素就为val时
        if(head.val == key) {
            head = head.next;
            return;
        }
        ListNode cur = head;
        while(cur.next != null) {
            if(cur.next.val == key) {
                cur.next = cur.next.next;
                return;
            }
            cur = cur.next;
        }
    }

8).removeAll(int val) -- 删除所有出现的关键字的节点

定义两个引用变量

cur 代表当前需要删除的节点

prev 代表当前需要删除节点的前驱

若 cur.val == val

prev.next = cur.next

cur = cur.next

否则：

prev = cur

cur = cur.next

处理头节点

java 复制代码

public void removeAll(int key) {
        if(head == null) {
            return;
        }
        ListNode prev = head;
        ListNode cur = head.next;
        while(cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            } else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        // 除了头节点都删除完成
        if(head.val == key) {
            head = head.next;
        }
    }

9).clear() -- 清空

回收对象,防止浪费 : head == null;

java 复制代码

public void clear() {
        this.head = null;
    }