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Java实现单向链表的基本功能详解

时间：2021-04-18 12:39     来源/作者：Java3y

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

Java实现单向链表的基本功能详解

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。

Java实现单向链表的基本功能详解

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：

Java实现单向链表的基本功能详解

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：

1、单向链表

  • 一个节点指向下一个节点

2、双向链表

  • 一个节点有两个指针域

3、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

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。

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public class node {
 
 //数据域
 public int 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)～
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/**
* 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：

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/**
* 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) {
system.out.println("关注公众号java3y：" + temp.data);
//继续下一个
temp = temp.next;
}
}

结果：

Java实现单向链表的基本功能详解

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～
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/**
* 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～

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/**
* 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～

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/**
* 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.....)

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/**
* 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

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/**
* 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

跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能删除了～

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/**
* 删除链表重复数据(跟冒泡差不多，等于删除就是了)
*
* @param head 头节点
*/
public static void deleteduplecate(node head) {
//临时节点，(从首节点开始-->真正有数据的节点)
node temp = head.next;
 
//当前节点(首节点)的下一个节点
node nextnode = temp.next;
while (temp.next != null) {
 while (nextnode.next != null) {
 if (nextnode.next.data == nextnode.data) {
  //将下一个节点删除(当前节点指向下下个节点)
  nextnode.next = nextnode.next.next;
 } else {
 
  //继续下一个
  nextnode = nextnode.next;
 }
 }
 //下一轮比较
 temp = temp.next;
}
}

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

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/**
* 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

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/**
* 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);
 system.out.println(head.data);
}
}

3.11反转链表

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/**
* 实现链表的反转
*
* @param node 链表的头节点
*/
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;
}

Java实现单向链表的基本功能详解

反转链表参考自：http://www.zzvips.com/article/155099.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

1、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)

2、遍历链表

  • 从首节点(有效节点)开始，只要不为null，就输出

3、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
  • Java实现单向链表的基本功能详解

4、获取链表的长度

  • 每访问一次节点，变量++操作即可

5、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
  • Java实现单向链表的基本功能详解

6、对链表进行排序

  • 使用冒泡算法对其进行排序

7、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

8、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～

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

10、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。

11、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～

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对服务器之家的支持。

参考资料：

  • http://www.cnblogs.com/whgk/p/6589920.html
  • https://www.cnblogs.com/bywallance/p/6726251.html

原文链接：https://segmentfault.com/a/1190000014045776

标签：
Java 单向链表 

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