【大厂必会的数据结构和算法】02-单链表
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开篇
链表(Linked LIst)是一个有序的列表,在内存中存储如下:
- 链表是节点的方式存储的,是链式存储;
- 每个节点包含data域,next域(指向下一个节点)
- 发现链表的各个节点不一定是连续存放
- 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
一、单链表的应用实例
单链表创建示意图:
添加(创建):
- 先创建一个head头结点,作用就是表示单链表的头
- 后面我们每添加一个节点,就直接加入到链表的最后,遍历;
遍历:
通过一个辅助遍历,帮助遍历整个链表
通过插入顺序实现链表存储代码实现:
public class SingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { System.out.println("单链表测试~~~~~"); HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "孙悟空", "孙行者"); HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "猪八戒", "猪悟能"); HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "沙师弟", "沙悟净"); HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "唐僧", "唐三藏"); //创建一个链表 SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList(); singleLinkedList.add(hero1); singleLinkedList.add(hero2); singleLinkedList.add(hero3); singleLinkedList.add(hero4); //显示单链表 singleLinkedList.list(); }}//定义一个SingleLinkedList管理我们的英雄class SingleLinkedList{ //先初始化一个头结点,不发生变化 private HeroNode head=new HeroNode(0,"",""); //添加节点到单向链表// 思路:找到当前链表的最后节点,将最后节点的next指向新的节点 public void add(HeroNode heroNode){ //因为头节点不能动,因此我们需要一个辅助遍历temp HeroNode temp = head; //遍历链表,找到最后 while (true){ // 找到链表的最后 if (temp.next==null){ break; } //如果没有找到,将temp后移 temp=temp.next; } //当退出while循环的时候,temp就指向了链表的最后 //将最后这个节点的next 指向新的节点 temp.next=heroNode; } //显示链表【遍历】 public void list(){ //先判断了链表是否为空 if (head.next==null){ System.out.println("链表为空"); return; } //如果链表不为空,首先定义一个辅助节点 HeroNode temp = head.next; while (true){ //判断是否到链表的最后 if (temp==null){ break; } //输出节点信息 System.out.println(temp); //将next后移 temp=temp.next; } }}//先定义一个HeroNode,每一个HeroNode对象就是一个节点class HeroNode{ public int no; public String name; public String nickname; public HeroNode next;//指向下一个节点 //构造器 public HeroNode(int hNo,String hName,String hNickname) { this.no=hNo; this.name=hName; this.nickname=hNickname; } //为了显示方便,重写头String方法 @Override public String toString() { return "HeroNode{" + "no=" + no + ", name='" + name + '\'' + ", nickname='" + nickname + '\'' +// ", next=" + next + '}'; }}
运行结果:
按照编号的顺序添加
- 首先找到新添加的节点的位置,是通过辅助变量(指针),通过遍历来搞定;
- 新的节点.next=temp.next
- 将temp.next=新的节点
代码实现:
给原来的单链表新建一个addByOrder的方法:
//按照排名添加节点 public void addByOrder(HeroNode heroNode) { //因为头结点不能动,因此仍然需要一个辅助指针来帮助找到添加的位置 //因为单链表,我们找的temp是位于添加位置的前一个节点,否则插入不了 HeroNode temp = head; boolean flag = false;//标志添加的节点是否存在,默认为false while (true) { if (temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后 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) {//说明希望添加的heroNode的编号已经存在 flag = true; break; } temp = temp.next;//后移,遍历当前列表 } if (flag = true) { System.out.printf("准备插入的节点编号 %d已经存在了,不能加入\n", heroNode.no); } else { //插入到链表中,temp的后面 heroNode.next = temp.next; temp.next = heroNode; } }
运行结果:
单链表节点的修改
代码实现方式:
//修改节点的信息,根据no编号来修改,即no编号不能改变 //说明 //1.根据newHeroNode的no来修改即可 public void update(HeroNode newHeroNode){ //判断是否为空 if (head==null){ System.out.println("链表为空"); return; } //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; boolean flag=false;//表示是否找到该节点 while (true){ if (temp==null){//表示已经遍历完链表 break; } if (temp.no==newHeroNode.no){//表示找到该节点 flag=true; break; } temp=temp.next; } //根据flag判断是否找打要修改的节点 if (flag) { temp.name= newHeroNode.name; temp.nickname= newHeroNode.nickname; }else{ //说明没有找到要修改的节点 System.out.printf("没有找到编号%d 的节点,不能进行修改",newHeroNode.no); } }
执行结果:
单链表节点的删除
- 我们需要先找到这个需要删除节点的前一个节点temp
- temp.next=temp.next.next
- 被删除的节点 ,将不会有其它的引用,会被垃圾回收机制回收
代码实现:
//删除节点 public void del(int no){ HeroNode temp=head; boolean flag=false;//标志是否找到待删除节点的前一个 while (true){ if (temp.next==null){//表示已经到链表的最后 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;//temp后移,遍历 } if (flag){//找到 //删除 temp.next=temp.next.next; }else{ System.out.printf("没有找到要删除的%d 的节点,不能进行修改",no); }
删除第一个节点,运行结果如下:
二、面试题分享:
求单链表有效节点的个数:
思路:从该单链表头结点的下一个节点开始遍历,每遍历一次记录一次,直到下一个指向为空;
//获取单链表节点的个数(如果是带头结点的链表,需要不统计头节点) public static int getLength(HeroNode head){ if (head.next==null){//如果为空链表 return 0; } int length=0; //定义一个辅助的变量 HeroNode cur=head.next; while (cur != null){ length++; cur=cur.next;//遍历 } return length; }
查找单链表中倒数第K个结点
思路:
1.编写一个方法,接受head节点,同时接受一个index(表示倒数第index节点)
2.先把链表从头到尾遍历,得到链表的总长度
3.得到size之后,我们从链表的第一个开始遍历(size-index)个。就可以得到倒数第k个节点的值
4.如果找到了,则返回该节点,否则返回null
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head,int index){ //判断如果链表为空,则返回null if (head.next==null){ return null; } //第一个遍历得到链表的长度(节点个数) int size=getLength(head); //第二次遍历 size-index位置,就是我们倒数的第K个节点 //先做一个index的校验 if (index<=0||index>size){ return null; } //定义一个辅助变量,使用for循环定位到倒数的index HeroNode cur=head.next; for (int i = 0; i <size-index; i++) { cur=cur.next; } return cur; }
单链表翻转
public static void reversetList(HeroNode head){ //如果当前链表为空,或者只有一个节点,则无须翻转,直接返回 if (head.next==null||head.next.next==null){ return; } //定义一个辅助的指针,帮助我们遍历原来的链表 HeroNode cur=head.next; HeroNode next=null;//指向当前节点[cur]的下一节点 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;//先暂时保存当前节点的下一节点,后面需要使用 cur.next=reverseHead.next;//将cur的下一节点指向新链表的最前端 reverseHead.next=cur;//将cur连接到新的链表上 cur=next;//让cur后移 } //将head.next指向reverseHead.next。实现单链表的翻转 head.next=reverseHead.next; }
单链表从尾到头逆序打印
可以使用栈这个数据结构,将各个节点压入到栈中,然后利用栈的先进后出的特点,就实现了逆序打印的效果;
代码实现:
//将单链表逆序进行输出: public static void reversePrint(HeroNode head){ if (head.next==null){ return; } //创建一个栈,将各个节点压入栈中 Stack<HeroNode> stack=new Stack<>(); HeroNode cur=head.next; while (cur!=null){ stack.push(cur); cur=cur.next;//cur后移,这样就可以压入下一个节点 } //将栈中的节点进行打印,pop出值 while (stack.size()>0){ System.out.println(stack.pop());//stack的特点是先进后出 }
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