1. 链表
1.1 链表介绍
链表是有序的列表，但他们在内存中的存储如下：
小结
- 链表是以节点的方式来存储，是链式存储
- 每个节点包含data域、next域：指向下一个节点
- 如图：发现链表的各个节点不一定是连续存储
- 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
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试一把
HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
// 创建要给链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 加入链表尾部
// singleLinkedList.add(heroNode1);
// singleLinkedList.add(heroNode2);
// singleLinkedList.add(heroNode3);
// singleLinkedList.add(heroNode4);
// 加入 按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(heroNode1);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode4);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode2);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
// 显示一把
singleLinkedList.list();
// 测试修改节点的代码
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢","玉麒麟~~");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
// 显示一把
singleLinkedList.list();
singleLinkedList.del(1);
System.out.println("删除后的链表");
singleLinkedList.list();
}
}
// 定义SingleLinkedList 管理我们的英雄
class SingleLinkedList {
// 先初始化一个头节点 头节点不要动 不存放具体数据
HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
// 添加节点到单向链表
// 思路：当不考虑编号顺序时 1、找到当前链表的最后节点 2、将最后这个节点的next 指向新的节点
public void add(HeroNode heroNode) {
// 因为head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;
}
// 如果没有找到最后，就将temp后移
temp = temp.next;
}
// 当退出while循环时，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;
}
// 第二种方式在添加英雄时，根据排名将英雄添加到指定位置
//（如果有这个排名，则添加失败，将这个信息提示出来）
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
// 因为头节点不能动 因此我们仍然通过一个辅助（指针）找到添加的位置
// 因为单链表 因为我们找的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; // flag标志添加的编号是否存在，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) {
flag = true; // 说明编号存在
break;
}
temp = temp.next; // 后移 遍历当前链表
}
// 判断flag的值
if(flag) { // 不能添加 说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在，不能加入 \n", heroNode.no);
} else {
// 插入到链表中， temp后面
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
// 修改节点的信息 根据 no编号来修改 即 no编号不能改
// 说明： 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
// 判断是否空
if(head.next == 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.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
while (true) {
if(temp == null) {
break;// 已经遍历完链表
}
if(temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//根据flag 判断是否找到要修改的节点
if(flag) {
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickname = newHeroNode.nickname;
} else { // 没有找到
System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 删除节点
// 思路：1、head不能动， 因此我们需要一个辅助变量temp 找到待删除节点的前一个节点
// 2、说明 我们在比较时，是temp.next.no 和 需要删除节点的 no 比较
public void del(int no) {
HeroNode temp = head;
boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
while (true) {
if(temp.next == null) { // 已经走到链表最后
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
}
// 判断flag
if(flag) { // 找到
// 可以删除
temp.next = temp.next.next;
} else {
System.out.printf("要删除的节点 %d 节点不存在\n", no);
}
}
// 显示链表【遍历】
public void list() {
// 判断链表是否为空
if(head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 因为头节点不能动 我们需要一个辅助变量来变量
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if(temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移 一定小心
temp = temp.next;
}
}
// 将单链表反转
public static void reversetList(HeroNode head) {
// 如果当前链表为空 或者只有一个节点 则无需反转 直接返回
if(head.next == null || head.next.next == null) {
return;
}
// 定义一个辅助的指针（变量），帮助我们遍历原来的链表
HeroNode cur = head.next;
HeroNode next = null;// 指向当前节点的 [cur] 下一个节点
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个节点，因为后面要使用
cur.next = reverseHead.next; // 将cur的下一个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 实现单链表的反转
head.next = reverseHead.next;
}
// 从尾到头打印单链表
// 可以利用栈这个数据结构，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
public static void reversePrint(HeroNode head) {
if(head.next == null) {
return;// 空链表 不能打印
}
// 创建要给一个栈，将各个节点压入栈
Stack<HeroNode> stack = new Stack<>();
HeroNode cur = head.next;
// 将链表的所有节点压入栈
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出栈
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop()); // stack的特点是先进后出
}
}
}
// 定义HeroNode，每个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 no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
// 为了显示方便，我们重写toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
}
1.2 双向链表
单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或向后查找。
单向链表，不能自我删除，需要靠辅助节点，。而双向链表，则可以自我删除，所以前面我们删除节点时，总会找到temp，temp是待删除节点的前一个节点，
双向链表的遍历、添加、修改、删除操作思路 ==》 代码实现
- 遍历方式和单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找
- 添加（默认添加到双向链表的最后）
1、先找到双向链表的最后一个节点
2、temp.next = newHeroNode;
3、newHeroNode.pre = temp; - 修改思路和原理 和单链表一样
- 删除
1、因为是双向链表，因此我们可以实现自我删除某个节点
2、直接找到要删除的这个节点，比如temp
3、temp.pre.next = temp.next;
4、temp.next.pre = temp.pre;
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试
System.out.println("双向链表的测试");
// 先创建节点
HeroNode2 heroNode1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
HeroNode2 heroNode2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
HeroNode2 heroNode3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
HeroNode2 heroNode4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
// 创建一个双向链表
DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.add(heroNode1);
doubleLinkedList.add(heroNode2);
doubleLinkedList.add(heroNode3);
doubleLinkedList.add(heroNode4);
doubleLinkedList.list();
// 修改
HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4,"公孙策","入云龙");
doubleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况");
doubleLinkedList.list();
// 删除
doubleLinkedList.del(4);
System.out.println("删除后的链表情况");
doubleLinkedList.list();
}
}
// 创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
// 先创建一个头节点，头节点不要动，不存放具体的数据
HeroNode2 head = new HeroNode2(0,"","");
// 返回头节点
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
// 变量双向链表的方法
// 显示链表【遍历】
public void list() {
// 判断链表是否为空
if(head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 因为头节点不能动 我们需要一个辅助变量来变量
HeroNode2 temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if(temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移 一定小心
temp = temp.next;
}
}
// 添加一个节点到双向链表的最后
public void add(HeroNode2 heroNode2) {
// 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
HeroNode2 temp = head;
// 遍历链表，找到最后
while(true) {
// 找到链表的最后
if(temp.next == null) {
break;
}
// 如果没有找到最后，就将temp后移
temp = temp.next;
}
// 当退出while循环时，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
// 形成一个双向链表
temp.next = heroNode2;
heroNode2.pre = temp;
}
// 修改一个节点的内容 和单向链表的修改基本一样
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
// 判断是否空
if(head.next == 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
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
while (true) {
if(temp == null) {
break;// 已经遍历完链表
}
if(temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//根据flag 判断是否找到要修改的节点
if(flag) {
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickname = newHeroNode.nickname;
} else { // 没有找到
System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 从双向链表中删除一个节点
// 说明
// 1、对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
// 2、找到后，自我删除即可
public void del(int no) {
// 判断当前链表是否为空
if(head.next == null) {
System.out.println("链表为空，无法删除");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next;// 辅助变量（指针）
boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
while (true) {
if(temp.next == null) { // 已经走到链表最后节点的next
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
}
// 判断flag
if(flag) { // 找到
// 可以删除
temp.pre.next = temp.next;
// 如果是最后一个节点就不需要执行下面的代码，否则会出现空指针
if(temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
} else {
System.out.printf("要删除的节点 %d 节点不存在\n", no);
}
}
}
// 定义HeroNode2，每个HeroNode2 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode2 next;//指向下一个节点 默认为null
public HeroNode2 pre;//指向前一个节点 默认为null
// 构造器
public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
// 为了显示方便，我们重写toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
}
1.3 单向环形链表
应用场景：Joseph（约瑟夫、约瑟夫环）问题
构建一个单向的环形链表思路
1、先创建第一个节点，让first指向该节点，并形成环
2、后面当我们没创建一个新的节点，就把该节点加入到已有的环形链表中即可遍历环形链表
1、先让一个辅助指针（变量）curBoy，指向first节点
2、然后通过一个while循环遍历该环形链表即可 curBoy.next = first;结束
package com.sss.linkedList;
import org.w3c.dom.ls.LSOutput;
public class Josephu {
public static void main(String[] args) {
// 测试一把看看构建环形链表和遍历是否ok
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
// 测试一把 小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(10,20,125);
}
}
// 创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个first节点 当前没有编号
private Boy first = null;
// 添加小孩节点，构建一个环形的链表
public void addBoy(int nums) {
// nums做一个数据校验
if(nums < 1) {
System.out.println("nums的值不正确");
return;
}
Boy curBoy = null;// 辅助指针，帮助构建环形链表
// 使用for来创建我们的环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
// 根据编号，创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个小孩
if(i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first);// 构成环
curBoy = first;// 让curBoy指向第一个小孩
} else {
curBoy.setNext(boy);
boy.setNext(first);
curBoy = boy;
}
}
}
// 遍历环形链表
public void showBoy() {
// 判断链表是否为空
if(first == null) {
System.out.println("没有任何小孩~~");
return;
}
// 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
if(curBoy.getNext() == first) { // 说明遍历完了
break;
}
curBoy = curBoy.getNext();// curBoy后移
}
}
// 根据用户输入，计算出小孩出圈的顺序
/**
* @param startNo 表示从第几个小孩开始数数
* @param countNum 表示数几下
* @param nums 表示最初小孩的个数
*/
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
// 先对数据进行校验
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("参数输入有误，请重新输入");
return;
}
// 创建要给辅助指针，帮助小孩完成出圈
Boy helper = first;
// 需求创建一个辅助指针（变量）helper，事先应该指向环形链表的最后这个节点
while (true) {
if (helper.getNext() == first) {// 说明helper指向最后小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
// 小孩报数前，先让first 和 helper移动 k-1次
for (int i = 0; i < startNo - 1; i++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 当小孩报数时，让first 和 helper 同时移动 m-1 次，然后出圈
for (int i = 0; i < countNum - 1; i++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩的节点
System.out.printf("小孩 %d 出圈\n", first.getNo());
// 这时将first指向小孩节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first);
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
}
}
// 创建一个Boy类，表示一个节点
class Boy {
private int no;// 编号
private Boy next;// 指向下一个节点 默认为null
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}
