一、前言
最近在回顧數據結構與算法，有部分的算法題用到了棧的思想，說起棧又不得不說鏈表了。數組和鏈表都是線性存儲結構的基礎，棧和隊列都是線性存儲結構的應用～
本文主要講解單鏈表的基礎知識點，做一個簡單的入門～如果有錯的地方請指正
二、回顧與知新
說起鏈表，我們先提一下數組吧，跟數組比較一下就很理解鏈表這種存儲結構了。
2.1回顧數組
數組我們無論是C、Java都會學過：
- 數組是一種連續存儲線性結構，元素類型相同，大小相等
數組的優點：
- 存取速度快
數組的缺點：
- 事先必須知道數組的長度
- 插入刪除元素很慢
- 空間通常是有限制的
- 需要大塊連續的內存塊
- 插入刪除元素的效率很低
2.2鏈表說明
看完了數組，回到我們的鏈表：
- 鏈表是離散存儲線性結構
n個節點離散分配，彼此通過指針相連，每個節點只有一個前驅節點，每個節點只有一個后續節點，首節點沒有前驅節點，尾節點沒有后續節點。
鏈表優點：
- 空間沒有限制
- 插入刪除元素很快
鏈表缺點：
- 存取速度很慢
鏈表相關術語介紹，我還是通過上面那個圖來說明吧：
確定一個鏈表我們只需要頭指針，通過頭指針就可以把整個鏈表都能推導出來了～
鏈表又分了好幾類：
- 單向鏈表
- 一個節點指向下一個節點
- 雙向鏈表
- 一個節點有兩個指針域
- 循環鏈表
- 能通過任何一個節點找到其他所有的節點，將兩種(雙向/單向)鏈表的最后一個結點指向第一個結點從而實現循環
操作鏈表要時刻記住的是：
- 節點中指針域指向的就是一個節點了！
三、Java實現鏈表
算法：
- 遍歷
- 查找
- 清空
- 銷毀
- 求長度
- 排序
- 刪除節點
- 插入節點
首先，我們定義一個類作為節點
- 數據域
- 指針域
為了操作方便我就直接定義成public了。
public class Node {
//數據域
public int data;
//指針域，指向下一個節點
public Node next;
public Node() {
}
public Node(int data) {
this.data = data;
}
public Node(int data, Node next) {
this.data = data;
this.next = next;
}
}
3.1創建鏈表(增加節點)
向鏈表中插入數據：
- 找到尾節點進行插入
- 即使頭節點.next為null，不走while循環，也是將頭節點與新節點連接的(我已經將head節點初始化過了，因此沒必要判斷頭節點是否為null)～
/**
* 向鏈表添加數據
*
* @param value 要添加的數據
*/
public static void addData(int value) {
//初始化要加入的節點
Node newNode = new Node(value);
//臨時節點
Node temp = head;
// 找到尾節點
while (temp.next != null) {
temp = temp.next;
}
// 已經包括了頭節點.next為null的情況了～
temp.next = newNode;
}
3.2遍歷鏈表
上面我們已經編寫了增加方法，現在遍歷一下看一下是否正確～～～
從首節點開始，不斷往后面找，直到后面的節點沒有數據：
/**
* 遍歷鏈表
*
* @param head 頭節點
*/
public static void traverse(Node head) {
//臨時節點，從首節點開始
Node temp = head.next;
while (temp != null) {
System.out.println("關注公眾號Java3y：" + temp.data);
//繼續下一個
temp = temp.next;
}
}
結果：
3.3插入節點
- 插入一個節點到鏈表中，首先得判斷這個位置是否是合法的，才能進行插入～
- 找到想要插入的位置的上一個節點就可以了～
/**
* 插入節點
*
* @param head 頭指針
* @param index 要插入的位置
* @param value 要插入的值
*/
public static void insertNode(Node head, int index, int value) {
//首先需要判斷指定位置是否合法，
if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
System.out.println("插入位置不合法。");
return;
}
//臨時節點，從頭節點開始
Node temp = head;
//記錄遍歷的當前位置
int currentPos = 0;
//初始化要插入的節點
Node insertNode = new Node(value);
while (temp.next != null) {
//找到上一個節點的位置了
if ((index - 1) == currentPos) {
//temp表示的是上一個節點
//將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向
insertNode.next = temp.next;
//將上一個節點的指針域指向要插入的節點
temp.next = insertNode;
return;
}
currentPos++;
temp = temp.next;
}
}
3.4獲取鏈表的長度
獲取鏈表的長度就很簡單了，遍歷一下，每得到一個節點+1即可～
/**
* 獲取鏈表的長度
* @param head 頭指針
*/
public static int linkListLength(Node head) {
int length = 0;
//臨時節點，從首節點開始
Node temp = head.next;
// 找到尾節點
while (temp != null) {
length++;
temp = temp.next;
}
return length;
}
3.5刪除節點
刪除某個位置上的節點其實是和插入節點很像的， 同樣都要找到上一個節點。將上一個節點的指針域改變一下，就可以刪除了～
/**
* 根據位置刪除節點
*
* @param head 頭指針
* @param index 要刪除的位置
*/
public static void deleteNode(Node head, int index) {
//首先需要判斷指定位置是否合法，
if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
System.out.println("刪除位置不合法。");
return;
}
//臨時節點，從頭節點開始
Node temp = head;
//記錄遍歷的當前位置
int currentPos = 0;
while (temp.next != null) {
//找到上一個節點的位置了
if ((index - 1) == currentPos) {
//temp表示的是上一個節點
//temp.next表示的是想要刪除的節點
//將想要刪除的節點存儲一下
Node deleteNode = temp.next;
//想要刪除節點的下一個節點交由上一個節點來控制
temp.next = deleteNode.next;
//Java會回收它，設置不設置為null應該沒多大意義了(個人覺得,如果不對請指出哦～)
deleteNode = null;
return;
}
currentPos++;
temp = temp.next;
}
}
3.6對鏈表進行排序
前面已經講過了8種的排序算法了【八種排序算法總結】，這次挑簡單的冒泡排序吧(其實我是想寫快速排序的，嘗試了一下感覺有點難.....)
/**
* 對鏈表進行排序
*
* @param head
*
*/
public static void sortLinkList(Node head) {
Node currentNode;
Node nextNode;
for (currentNode = head.next; currentNode.next != null; currentNode = currentNode.next) {
for (nextNode = head.next; nextNode.next != null; nextNode = nextNode.next) {
if (nextNode.data > nextNode.next.data) {
int temp = nextNode.data;
nextNode.data = nextNode.next.data;
nextNode.next.data = temp;
}
}
}
}
3.7找到鏈表中倒數第k個節點
這個算法挺有趣的：設置兩個指針p1、p2，讓p2比p1快k個節點，同時向后遍歷，當p2為空，則p1為倒數第k個節點
/**
* 找到鏈表中倒數第k個節點(設置兩個指針p1、p2，讓p2比p1快k個節點，同時向后遍歷，當p2為空，則p1為倒數第k個節點
*
* @param head
* @param k 倒數第k個節點
*/
public static Node findKNode(Node head, int k) {
if (k < 1 || k > linkListLength(head))
return null;
Node p1 = head;
Node p2 = head;
// p2比怕p1快k個節點
for (int i = 0; i < k - 1; i++)
p2 = p2.next;
// 只要p2為null，那么p1就是倒數第k個節點了
while (p2.next != null) {
p2 = p2.next;
p1 = p1.next;
}
return p1;
}
3.8刪除鏈表重復數據
跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能刪除了～
/**
* 刪除鏈表重復數據(跟冒泡差不多，等於刪除就是了)
*
* @param head 頭節點
*/
public static void deleteDuplecate(Node head) {
//臨時節點，(從首節點開始-->真正有數據的節點)
Node temp = head.next;
//當前節點(首節點)的下一個節點
Node nextNode = temp.next;
while (temp.next != null) {
while (nextNode.next != null) {
if (nextNode.next.data == nextNode.data) {
//將下一個節點刪除(當前節點指向下下個節點)
nextNode.next = nextNode.next.next;
} else {
//繼續下一個
nextNode = nextNode.next;
}
}
//下一輪比較
temp = temp.next;
}
}
3.9查詢鏈表的中間節點
這個算法也挺有趣的：一個每次走1步，一個每次走兩步，走兩步的遍歷完，然后走一步的指針，那就是中間節點
/**
* 查詢單鏈表的中間節點
*/
public static Node searchMid(Node head) {
Node p1 = head;
Node p2 = head;
// 一個走一步，一個走兩步，直到為null，走一步的到達的就是中間節點
while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) {
p1 = p1.next;
p2 = p2.next.next;
}
return p1;
}
3.10通過遞歸從尾到頭輸出單鏈表
/**
* 通過遞歸從尾到頭輸出單鏈表
*
* @param head 頭節點
*/
public static void printListReversely(Node head) {
if (head != null) {
printListReversely(head.next);
System.out.println(head.data);
}
}
3.11反轉鏈表
/**
* 實現鏈表的反轉
*
* @param node 鏈表的頭節點
*/
public static Node reverseLinkList(Node node) {
Node prev ;
if (node == null || node.next == null) {
prev = node;
} else {
Node tmp = reverseLinkList(node.next);
node.next.next = node;
node.next = null;
prev = tmp;
}
return prev;
}
反轉鏈表參考自：
四、最后
理解鏈表本身並不難，但做相關的操作就弄得頭疼，
head.next next next next ....(算法這方面我還是薄弱啊..腦子不夠用了.....)寫了兩天就寫了這么點東西...
操作一個鏈表只需要知道它的頭指針就可以做任何操作了
- 添加數據到鏈表中
- 遍歷找到尾節點，插入即可(只要
while(temp.next != null)，退出循環就會找到尾節點)
- 遍歷找到尾節點，插入即可(只要
- 遍歷鏈表
- 從首節點(有效節點)開始，只要不為null，就輸出
- 給定位置插入節點到鏈表中
- 首先判斷該位置是否有效(在鏈表長度的范圍內)
- 找到想要插入位置的上一個節點
- 將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向
- 上一個節點指針域指向想要插入的節點
- 獲取鏈表的長度
- 每訪問一次節點，變量++操作即可
- 刪除給定位置的節點
- 首先判斷該位置是否有效(在鏈表長度的范圍內)
- 找到想要插入位置的上一個節點
- 將原本由上一個節點的指向后面一個節點
- 對鏈表進行排序
- 使用冒泡算法對其進行排序
- 找到鏈表中倒數第k個節點
- 設置兩個指針p1、p2，讓p2比p1快k個節點，同時向后遍歷，當p2為空，則p1為倒數第k個節點
- 刪除鏈表重復數據
- 操作跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能刪除了～
- 查詢鏈表的中間節點
- 這個算法也挺有趣的：一個每次走1步，一個每次走兩步，走兩步的遍歷完，然后走一步的指針，那就是中間節點
- 遞歸從尾到頭輸出單鏈表
- 只要下面還有數據，那就往下找，遞歸是從最后往前翻。
- 反轉鏈表
- 有遞歸和非遞歸兩種方式，我覺得是挺難的。可以到我給出的鏈接上查閱～
PS：每個人的實現都會不一樣，所以一些小細節難免會有些變動，也沒有固定的寫法，能夠實現對應的功能即可～
參考資料：
如果文章有錯的地方歡迎指正，大家互相交流。習慣在微信看技術文章，想要獲取更多的Java資源的同學，可以關注微信公眾號:Java3y