摘要:一前言最近在回顾数据结构与算法,有部分的算法题用到了栈的思想,说起栈又不得不说链表了。
一、前言
最近在回顾数据结构与算法,有部分的算法题用到了栈的思想,说起栈又不得不说链表了。数组和链表都是线性存储结构的基础,栈和队列都是线性存储结构的应用~
本文主要讲解单链表的基础知识点,做一个简单的入门~如果有错的地方请指正
二、回顾与知新说起链表,我们先提一下数组吧,跟数组比较一下就很理解链表这种存储结构了。
2.1回顾数组数组我们无论是C、Java都会学过:
数组是一种连续存储线性结构,元素类型相同,大小相等
数组的优点:
存取速度快
数组的缺点:
事先必须知道数组的长度
插入删除元素很慢
空间通常是有限制的
需要大块连续的内存块
插入删除元素的效率很低
2.2链表说明看完了数组,回到我们的链表:
链表是离散存储线性结构
n个节点离散分配,彼此通过指针相连,每个节点只有一个前驱节点,每个节点只有一个后续节点,首节点没有前驱节点,尾节点没有后续节点。
链表优点:
空间没有限制
插入删除元素很快
链表缺点:
存取速度很慢
链表相关术语介绍,我还是通过上面那个图来说明吧:
确定一个链表我们只需要头指针,通过头指针就可以把整个链表都能推导出来了~
链表又分了好几类:
单向链表
一个节点指向下一个节点
双向链表
一个节点有两个指针域
循环链表
能通过任何一个节点找到其他所有的节点,将两种(双向/单向)链表的最后一个结点指向第一个结点从而实现循环
操作链表要时刻记住的是:
节点中指针域指向的就是一个节点了!
三、Java实现链表算法:
遍历
查找
清空
销毁
求长度
排序
删除节点
插入节点
ps:我将head节点定义在成员变量上:
private static Node head = new Node();
首先,我们定义一个类作为节点
数据域
指针域
为了操作方便我就直接定义成public了。
public class Node { //数据域 public Integer data; //指针域,指向下一个节点 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创建链表(增加节点)
向链表中插入数据:
找到尾节点进行插入
即使头节点.next为null,不走while循环,也是将头节点与新节点连接的(我已经将head节点初始化过了,因此没必要判断头节点是否为null)~
/** * 向链表添加数据 * * @param value 要添加的数据 */ public static void addData(int value) { //初始化要加入的节点 Node newNode = new Node(value); //临时节点 Node temp = head; // 找到尾节点 while (temp.next != null) { temp = temp.next; } // 已经包括了头节点.next为null的情况了~ temp.next = newNode; }3.2遍历链表
上面我们已经编写了增加方法,现在遍历一下看一下是否正确~~~
从首节点开始,不断往后面找,直到后面的节点没有数据:
/** * 遍历链表 * * @param head 头节点 */ public static void traverse(Node head) { //临时节点,从首节点开始 Node temp = head.next; while (temp != null) { if (temp.data != null) { System.out.println("关注公众号Java3y:" + temp.data); } //继续下一个 temp = temp.next; } }
结果:
3.3插入节点插入一个节点到链表中,首先得判断这个位置是否是合法的,才能进行插入~
找到想要插入的位置的上一个节点就可以了~
/** * 插入节点 * * @param head 头指针 * @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) { //首先需要判断指定位置是否合法, if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) { System.out.println("插入位置不合法。"); return; } //临时节点,从头节点开始 Node temp = head; //记录遍历的当前位置 int currentPos = 0; //初始化要插入的节点 Node insertNode = new Node(value); while (temp.next != null) { //找到上一个节点的位置了 if ((index - 1) == currentPos) { //temp表示的是上一个节点 //将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向 insertNode.next = temp.next; //将上一个节点的指针域指向要插入的节点 temp.next = insertNode; return; } currentPos++; temp = temp.next; } }3.4获取链表的长度
获取链表的长度就很简单了,遍历一下,每得到一个节点+1即可~
/** * 获取链表的长度 * @param head 头指针 */ public static int linkListLength(Node head) { int length = 0; //临时节点,从首节点开始 Node temp = head.next; // 找到尾节点 while (temp != null) { length++; temp = temp.next; } return length; }3.5删除节点
删除某个位置上的节点其实是和插入节点很像的, 同样都要找到上一个节点。将上一个节点的指针域改变一下,就可以删除了~
/** * 根据位置删除节点 * * @param head 头指针 * @param index 要删除的位置 */ public static void deleteNode(Node head, int index) { //首先需要判断指定位置是否合法, if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) { System.out.println("删除位置不合法。"); return; } //临时节点,从头节点开始 Node temp = head; //记录遍历的当前位置 int currentPos = 0; while (temp.next != null) { //找到上一个节点的位置了 if ((index - 1) == currentPos) { //temp表示的是上一个节点 //temp.next表示的是想要删除的节点 //将想要删除的节点存储一下 Node deleteNode = temp.next; //想要删除节点的下一个节点交由上一个节点来控制 temp.next = deleteNode.next; //Java会回收它,设置不设置为null应该没多大意义了(个人觉得,如果不对请指出哦~) deleteNode = null; return; } currentPos++; temp = temp.next; } }3.6对链表进行排序
前面已经讲过了8种的排序算法了【八种排序算法总结】,这次挑简单的冒泡排序吧(其实我是想写快速排序的,尝试了一下感觉有点难.....)
/** * 对链表进行排序 * * @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找到链表中倒数第k个节点
这个算法挺有趣的:设置两个指针p1、p2,让p2比p1快k个节点,同时向后遍历,当p2为空,则p1为倒数第k个节点
/** * 找到链表中倒数第k个节点(设置两个指针p1、p2,让p2比p1快k个节点,同时向后遍历,当p2为空,则p1为倒数第k个节点 * * @param head * @param k 倒数第k个节点 */ 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个节点 for (int i = 0; i < k - 1; i++) p2 = p2.next; // 只要p2为null,那么p1就是倒数第k个节点了 while (p2.next != null) { p2 = p2.next; p1 = p1.next; } return p1; }3.8删除链表重复数据
这里之前有问题,大家可以到:https://blog.csdn.net/ifollow...
进行参考
3.9查询链表的中间节点这个算法也挺有趣的:一个每次走1步,一个每次走两步,走两步的遍历完,然后走一步的指针,那就是中间节点
/** * 查询单链表的中间节点 */ public static Node searchMid(Node head) { Node p1 = head; Node p2 = head; // 一个走一步,一个走两步,直到为null,走一步的到达的就是中间节点 while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) { p1 = p1.next; p2 = p2.next.next; } return p1; }3.10通过递归从尾到头输出单链表
/** * 通过递归从尾到头输出单链表 * * @param head 头节点 */ public static void printListReversely(Node head) { if (head != null) { printListReversely(head.next); if (head.data != null) { System.out.println(head.data); } } }3.11反转链表
/** * 实现链表的反转 * * @param head 链表的头节点 */ public static Node reverseList(Node head) { Node pre = null; Node cur = head; while (cur != null) { Node next = cur.next; cur.next = pre; pre = cur; cur = next; } return pre; } // 翻转完,使用下面的代码进行遍历吧: public static void traverse4Reverse(Node head) { //临时节点,从首节点开始 Node temp = head; while (temp != null) { if (temp.data != null) { System.out.println("关注公众号Java3y:" + temp.data); } //继续下一个 temp = temp.next; } }
反转链表参考自:
http://www.cnblogs.com/hanxue112253/p/8533426.html
四、最后理解链表本身并不难,但做相关的操作就弄得头疼,head.next next next next ....(算法这方面我还是薄弱啊..脑子不够用了.....)写了两天就写了这么点东西...
操作一个链表只需要知道它的头指针就可以做任何操作了
添加数据到链表中
遍历找到尾节点,插入即可(只要while(temp.next != null),退出循环就会找到尾节点)
遍历链表
从首节点(有效节点)开始,只要不为null,就输出
给定位置插入节点到链表中
首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
找到想要插入位置的上一个节点
将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向
上一个节点指针域指向想要插入的节点
获取链表的长度
每访问一次节点,变量++操作即可
删除给定位置的节点
首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
找到想要插入位置的上一个节点
将原本由上一个节点的指向后面一个节点
对链表进行排序
使用冒泡算法对其进行排序
找到链表中倒数第k个节点
设置两个指针p1、p2,让p2比p1快k个节点,同时向后遍历,当p2为空,则p1为倒数第k个节点
删除链表重复数据
操作跟冒泡排序差不多,只要它相等,就能删除了~
查询链表的中间节点
这个算法也挺有趣的:一个每次走1步,一个每次走两步,走两步的遍历完,然后走一步的指针,那就是中间节点
递归从尾到头输出单链表
只要下面还有数据,那就往下找,递归是从最后往前翻。
反转链表
有递归和非递归两种方式,我觉得是挺难的。可以到我给出的链接上查阅~
PS:每个人的实现都会不一样,所以一些小细节难免会有些变动,也没有固定的写法,能够实现对应的功能即可~
参考资料:
http://www.cnblogs.com/whgk/p/6589920.html
https://www.cnblogs.com/bywallance/p/6726251.html
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