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链表的原理及java实现代码示例

时间:2021-02-18 12:17     来源/作者:jianyuerensheng

一:单向链表基本介绍

链表是一种数据结构,和数组同级。比如,java中我们使用的arraylist,其实现原理是数组。而linkedlist的实现原理就是链表了。链表在进行循环遍历时效率不高,但是插入和删除时优势明显。下面对单向链表做一个介绍。

单链表的概念

链表是最基本的数据结构,其存储的你原理图如下图所示

链表的原理及java实现代码示例

上面展示的是一个单链表的存储原理图,简单易懂,head为头节点,他不存放任何的数据,只是充当一个指向链表中真正存放数据的第一个节点的作用,而每个节点中都有一个next引用,指向下一个节点,就这样一节一节往下面记录,直到最后一个节点,其中的next指向null。

链表有很多种,比如单链表,双链表等等。我们就对单链表进行学习,其他的懂了原理其实是一样的。

单向链表是一种线性表,实际上是由节点(node)组成的,一个链表拥有不定数量的节点。其数据在内存中存储是不连续的,它存储的数据分散在内存中,每个结点只能也只有它能知道下一个结点的存储位置。由n各节点(node)组成单向链表,每一个node记录本node的数据及下一个node。向外暴露的只有一个头节点(head),我们对链表的所有操作,都是直接或者间接地通过其头节点来进行的。

链表的原理及java实现代码示例

上图中最左边的节点即为头结点(head),但是添加节点的顺序是从右向左的,添加的新节点会被作为新节点。最先添加的节点对下一节点的引用可以为空。引用是引用下一个节点而非下一个节点的对象。因为有着不断的引用,所以头节点就可以操作所有节点了。

下图描述了单向链表存储情况。存储是分散的,每一个节点只要记录下一节点,就把所有数据串了起来,形成了一个单向链表。

链表的原理及java实现代码示例

节点(node)是由一个需要储存的对象及对下一个节点的引用组成的。也就是说,节点拥有两个成员:储存的对象、对下一个节点的引用。下面图是具体的说明:

链表的原理及java实现代码示例

二、单项链表的实现

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package com.zjn.linkandqueue;
/**
 * 自定义链表设计
 *
 * @author zjn
 *
 */
public class mylink {
    node head = null;
    // 头节点
    /**
   * 链表中的节点,data代表节点的值,next是指向下一个节点的引用
   *
   * @author zjn
   *
   */
    class node {
        node next = null;
        // 节点的引用,指向下一个节点
        int data;
        // 节点的对象,即内容
        public node(int data) {
            this.data = data;
        }
    }
    /**
   * 向链表中插入数据
   *
   * @param d
   */
    public void addnode(int d) {
        node newnode = new node(d);
        // 实例化一个节点
        if (head == null) {
            head = newnode;
            return;
        }
        node tmp = head;
        while (tmp.next != null) {
            tmp = tmp.next;
        }
        tmp.next = newnode;
    }
    /**
   *
   * @param index:删除第index个节点
   * @return
   */
    public boolean deletenode(int index) {
        if (index < 1 || index > length()) {
            return false;
        }
        if (index == 1) {
            head = head.next;
            return true;
        }
        int i = 1;
        node prenode = head;
        node curnode = prenode.next;
        while (curnode != null) {
            if (i == index) {
                prenode.next = curnode.next;
                return true;
            }
            prenode = curnode;
            curnode = curnode.next;
            i++;
        }
        return false;
    }
    /**
   *
   * @return 返回节点长度
   */
    public int length() {
        int length = 0;
        node tmp = head;
        while (tmp != null) {
            length++;
            tmp = tmp.next;
        }
        return length;
    }
    /**
   * 在不知道头指针的情况下删除指定节点
   *
   * @param n
   * @return
   */
    public boolean deletenode11(node n) {
        if (n == null || n.next == null)
              return false;
        int tmp = n.data;
        n.data = n.next.data;
        n.next.data = tmp;
        n.next = n.next.next;
        system.out.println("删除成功!");
        return true;
    }
    public void printlist() {
        node tmp = head;
        while (tmp != null) {
            system.out.println(tmp.data);
            tmp = tmp.next;
        }
    }
    public static void main(string[] args) {
        mylink list = new mylink();
        list.addnode(5);
        list.addnode(3);
        list.addnode(1);
        list.addnode(2);
        list.addnode(55);
        list.addnode(36);
        system.out.println("linklength:" + list.length());
        system.out.println("head.data:" + list.head.data);
        list.printlist();
        list.deletenode(4);
        system.out.println("after deletenode(4):");
        list.printlist();
    }
}

三、链表相关的常用操作实现方法

1. 链表反转

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/**
   * 链表反转
   *
   * @param head
   * @return
   */
  public node reverseiteratively(node head) {
    node preversedhead = head;
    node pnode = head;
    node pprev = null;
    while (pnode != null) {
      node pnext = pnode.next;
      if (pnext == null) {
        preversedhead = pnode;
      }
      pnode.next = pprev;
      pprev = pnode;
      pnode = pnext;
    }
    this.head = preversedhead;
    return this.head;
  }

2. 查找单链表的中间节点

采用快慢指针的方式查找单链表的中间节点,快指针一次走两步,慢指针一次走一步,当快指针走完时,慢指针刚好到达中间节点。

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/**
   * 查找单链表的中间节点
   *
   * @param head
   * @return
   */
  public node searchmid(node head) {
    node p = this.head, q = this.head;
    while (p != null && p.next != null && p.next.next != null) {
      p = p.next.next;
      q = q.next;
    }
    system.out.println("mid:" + q.data);
    return q;
  }

3. 查找倒数第k个元素

采用两个指针p1,p2,p1先前移k步,然后p1、p2同时移动,当p1移动到尾部时,p2所指位置的元素即倒数第k个元素 。

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/**
   * 查找倒数 第k个元素
   *
   * @param head
   * @param k
   * @return
   */
  public node findelem(node head, int k) {
    if (k < 1 || k > this.length()) {
      return null;
    }
    node p1 = head;
    node p2 = head;
    for (int i = 0; i < k; i++)// 前移k步
      p1 = p1.next;
    while (p1 != null) {
      p1 = p1.next;
      p2 = p2.next;
    }
    return p2;
  }

4. 对链表进行排序

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/**
   * 排序
   *
   * @return
   */
public node orderlist() {
    node nextnode = null;
    int tmp = 0;
    node curnode = head;
    while (curnode.next != null) {
        nextnode = curnode.next;
        while (nextnode != null) {
            if (curnode.data > nextnode.data) {
                tmp = curnode.data;
                curnode.data = nextnode.data;
                nextnode.data = tmp;
            }
            nextnode = nextnode.next;
        }
        curnode = curnode.next;
    }
    return head;
}

5. 删除链表中的重复节点

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/**
   * 删除重复节点
   */
  public void deleteduplecate(node head) {
    node p = head;
    while (p != null) {
      node q = p;
      while (q.next != null) {
        if (p.data == q.next.data) {
          q.next = q.next.next;
        } else
          q = q.next;
      }
      p = p.next;
    }
 
  }

6. 从尾到头输出单链表,采用递归方式实现

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/**
   * 从尾到头输出单链表,采用递归方式实现
   *
   * @param plisthead
   */
  public void printlistreversely(node plisthead) {
    if (plisthead != null) {
      printlistreversely(plisthead.next);
      system.out.println("printlistreversely:" + plisthead.data);
    }
  }

7. 判断链表是否有环,有环情况下找出环的入口节点

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/**
   * 判断链表是否有环,单向链表有环时,尾节点相同
   *
   * @param head
   * @return
   */
  public boolean isloop(node head) {
    node fast = head, slow = head;
    if (fast == null) {
      return false;
    }
    while (fast != null && fast.next != null) {
      fast = fast.next.next;
      slow = slow.next;
      if (fast == slow) {
        system.out.println("该链表有环");
        return true;
      }
    }
    return !(fast == null || fast.next == null);
  }
 
  /**
   * 找出链表环的入口
   *
   * @param head
   * @return
   */
  public node findloopport(node head) {
    node fast = head, slow = head;
    while (fast != null && fast.next != null) {
      slow = slow.next;
      fast = fast.next.next;
      if (slow == fast)
        break;
    }
    if (fast == null || fast.next == null)
      return null;
    slow = head;
    while (slow != fast) {
      slow = slow.next;
      fast = fast.next;
    }
    return slow;
  }

总结

以上就是本文关于链表的原理及java实现代码示例的全部内容,希望对大家有所帮助。如有不足之处,欢迎留言指出。

原文链接:http://blog.csdn.net/jianyuerensheng/article/details/51200274

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