Java实现单向链表基本功能

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发布时间：2019-06-12

本文共 7909 字，大约阅读时间需要 26 分钟。

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

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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。

162677209286d42b?w=659&h=425&f=png&s=68204

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：

162677208dd48355?w=1022&h=706&f=png&s=103116

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

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 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)～

/**     * 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) {            System.out.println("关注公众号Java3y：" + temp.data);            //继续下一个            temp = temp.next;        }    }

结果：

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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【】，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

跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能删除了～

/**     * 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

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

3.11反转链表

/**     * 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;    }

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