Java数据结构与算法———(10)单链表应用实例,找到单链表中倒数第K个节点

找到单链表中的倒数第K个节点,并打印输出节点。两段代码,思路都是相似的。

一、代码1
public class SingleLinkedListDemo {
	public static void main(String[] args) {
		//开始测试
		System.out.println("开始测试... ... ... ... ...");
		
		//1.创建节点
		HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
		HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
		HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
		HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "公孙胜", "入云龙");
		HeroNode hero5 = new HeroNode(5, "关胜", "大刀");
		
		//2.创建链表
		SingleLinkedList singlelinkedlist1 = new SingleLinkedList();//输出顺序等于加入顺序
		//SingleLinkedList singlelinkedlist2 = new SingleLinkedList();//输出顺序按照编号排序
		
		//3.将创建好的节点加入到创建好的链表中
		//输出顺序等于添加顺序
		singlelinkedlist1.add(hero1);
		singlelinkedlist1.add(hero3);//hero3与hero2打乱了顺序
		singlelinkedlist1.add(hero2);//hero3与hero2打乱了顺序
		singlelinkedlist1.add(hero4);
		singlelinkedlist1.add(hero5);
		
		//4.将创建好的节点加入到创建好的链表中
		//输出顺序按照编号大小,而不是加入顺序
		/*singlelinkedlist2.addByOrder(hero1);
		singlelinkedlist2.addByOrder(hero3);//hero3与hero2打乱了顺序
		singlelinkedlist2.addByOrder(hero2);//hero3与hero2打乱了顺序
		singlelinkedlist2.addByOrder(hero5);//hero4与hero5打乱了顺序
		singlelinkedlist2.addByOrder(hero4);//hero4与hero5打乱了顺序
		singlelinkedlist2.addByOrder(hero4);//hero4已经存在,提示加不进去
		*/
		
		//5.修改节点
		/*System.out.println("修改之前的链表:");
		singlelinkedlist1.list();
		HeroNode hero6 = new HeroNode(3, "小吴", "智多星~~");
		singlelinkedlist1.updata(hero6);
		System.out.println("修改之后的链表:");
		singlelinkedlist1.list();
		*/
		
		//6.显示链表
		//singlelinkedlist1.list();
		//singlelinkedlist2.list();
		
		//7.删除节点,根据排名
		/*Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		System.out.println("删除节点之前的链表:");
		singlelinkedlist1.list();
		System.out.println("输入要删除的英雄排名:");
		singlelinkedlist1.del(scanner.nextInt());
		System.out.println("删除节点之后的链表:");
		singlelinkedlist1.list();
		*/
		
		//8.计算单链表的有效节点个数
		/*singlelinkedlist1.list();
		System.out.println("单链表的有效节点个数为:" + singlelinkedlist1.getLength(singlelinkedlist1.getHead()));
		singlelinkedlist1.del(1);
		singlelinkedlist1.list();
		System.out.println("单链表的有效节点个数为:" + singlelinkedlist1.getLength(singlelinkedlist1.getHead()));
		*/
		
		//9.找单链表中的倒数第k个节点
		singlelinkedlist1.list();
		HeroNode res = singlelinkedlist1.findLastIndexNode(singlelinkedlist1.getHead(), 2);
		System.out.println("res = " + res);
	}
}

//一、定义 SingleLinkedList 类,管理梁山好汉
class SingleLinkedList{
	//先初始化一个节点头,头节点不要动,其数据域不存放具体的数据
	private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
	
	//获得链表头节点的方法
	public HeroNode getHead() {
		return head;
	}

	//1.添加节点到单向链表,输出顺序等于添加顺序
	//思路:不考虑编号时,直接把新节点添加到当前链表的末尾
	//(1)找到当前链表的最后节点
	//(2)将最后节点的 next 指向新的节点
	public void add(HeroNode heroNode) {
		//因为head节点不能动,因为需要一个辅助节点 temp
		HeroNode temp = head;
		//<1>遍历链表,找到最后一个节点
		while(true) {//对于不清楚具体循环次数的遍历,要用while循环
			//找到链表的最后一个节点
			if(temp.next == null) {//若找到链表最后一个节点
				break;//跳出循环
			}
			//如果没有找到最后一个节点,则将 temp 后移
			temp = temp.next;
		}
		//<2>当退出while循环时, temp 就指向了链表的最后一个节点
		//将最后这个节点的 next 指向新的节点
		temp.next = heroNode;
	}
	
	//2.添加节点到单向链表,输出顺序等于编号顺序,而不是加入顺序
	//入错链表中已经存在待添加的编号,则添加失败
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		//因为头节点不能动,因为需要一个辅助节点(指针)来帮助找到添加的位置
		//因为是单链表,因此需要找到的 temp 是待添加节点的前一个位置,否则加入不了
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;//flag 表示添加的编号是否存在,默认为false,表示不存在
		//(1)开始遍历
		while(true) {//目的是找到插入的位置
			if(temp.next == null) {//说明 temp 已经在链表的最后
				break;
			}
			if(temp.next.no > heroNode.no) {//找到插入位置,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;//说明编号已经存在
				break;
			}
			//若上面的情况都没有出现,则将 temp 往后移,继续遍历链表
			temp = temp.next;
		}//退出 while 循环
		//(2)判断 flag 的值
		if(flag) {//若 flag 为 true ,说明待插入的英雄编号已经存在,不能插入
			System.out.printf("待插入的英雄(排名 = %d)不存在!\n", heroNode.no);
		}else {//可以插入,插入到 temp 与 temp.next 之间
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}
	}
	
	//3.显示链表
	public void list() {
		//(1)先判断链表是否为空
		if(head.next == null) {
			System.out.println("链表为空");
			return;//结束方法,并不返回数值
		}
		//(2)链表非空,输出链表
		//因为头节点不能动,因此需要一个辅助变量来遍历链表
		HeroNode temp = head.next;
		while(true) {
			//<1>判断是否到链表最后
			//if的判断条件不能用 temp.next == null ,因为这会导致最后一个节点无法输出
			//如果 temp == null ,就表示 temp 的上一个节点就是链表的最后一个节点,且上一个节点的地址域就等于 temp 
			//temp是一个引用变量,其本质是对象的地址
			if(temp == null) {
				break;//已经遍历完链表
			}
			//<2>没有到链表最后,输出节点的信息
			System.out.println(temp);
			//将temp后移,一定要记得这个操作
			temp = temp.next;
		}
	}
	
	//4.修改节点的信息,根据节点的 no 来修改,即不能修改 no ,只能修改 name 和 nickname
	//根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
	public void updata(HeroNode newHeroNode) {
		//(1)先判断链表是否为空
		if(head.next == null) {
			System.out.println("链表为空!");
			return;//结束方法,一定不能丢掉!
		}
		//(2)链表非空,找到需要修改的节点,根据排名 no 来修改内容
		//惯例,先定义一个辅助变量
		HeroNode temp = head.next;
		boolean flag = false;//表示是否找到该节点,默认为 false ,没有找到
		//<1> 判断有没有找到排名 no
		while(true) {
			if(temp == null) {//已经遍历完链表
				break;//跳出循环
			}
			if(temp.no == newHeroNode.no) {//找到了
				flag = true;//找到了
				break;//跳出循环
			}
			temp = temp.next;//没有找到,继续遍历
		}//结束循环
		//<2> 根据 flag 判断是否找到要修改的节点
		if(flag) {//找到了
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		}else {//没有找到
			System.out.printf("没有找到排名为%d的英雄\n", newHeroNode.no);
		}
	}
	
	//5.删除某一个节点,根据排名
	//思路
	//1. 按照惯例, head 不能动,因此需要一个辅助节点找到待删除节点的前一个节点
	//2. 在比较时,用 temp.next.no 与  待删除节点.no 来比较
	public void del(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;//标志是否找到待删除的节点,默认没找到,为 false
		//(1) 遍历链表,找到待删除的节点的前一个节点
		while(true) {
			if(temp.next == null) {//已经到达链表最后
				break;
			}
			if(temp.next.no == no) {//找到待删除的节点的前一个节点
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;//没有找到待删除节点的前一个节点,继续遍历链表
		}
		//(2) 根据 flag 的值来判断是否找到待删除节点的前一个节点
		if(flag) {//找到了
			temp.next = temp.next.next;
		}else {
			System.out.printf("要删除的%d节点不存在!", no);
		}
	}
	
	//6.求单链表中有效节点的个数(若带头节点,则不统计头节点)
	/**
	 * @param head 是头节点
	 * @return 返回有效节点的个数
	 */
	public static int getLength(HeroNode head) {
		//1.首先判断链表是否为空,为空则返回0
		if(head.next == null) {
			return 0;
		}
		//2.单链表非空
		int length = 0;
		//定义一个辅助变量,不统计头节点
		HeroNode cur = head.next;
		while(cur != null) {
			length++;
			cur = cur.next;//cur后移,继续遍历
		}
		return length;
	}
	
	//7.找到链表中的倒数第K个节点
	//思路
	//1. 编写一个方法,接收 head 节点和 index(表示倒数第 index 个节点)
	//2. index表示是倒数第 index 个节点
	//3. 先把链表从头到尾遍历,得到链表的总长度size(直接调用 getLength 方法)
	//4. 得到 size 后,从链表的第一个开始遍历(size - index)个,就找到了倒数第 index 个节点
	//5. 如果找到了,则返回该节点,否则返回 null
	public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
		//1.先判断链表是否为空
		if(head.next == null) {
			return null;//没有找到
		}
		//2.第一次遍历整个单链表得到链表的长度(有效节点个数),直接调用 getLength 方法
		int size = getLength(head);
		//3.第二次遍历 (size - index)个节点,找到倒数第 index 节点并将其返回
		//(1)先做一个 index 的校验,因为不存在倒数第0个、第-1个、倒数第6个(加入链表长度为5)节点
		if(index <= 0 || index > size) {//越界
			return null;
		}
		//(2)定义一个辅助节点 cur ,用 for 循环定位到倒数第 index 个节点
		HeroNode cur = head.next;
		for(int i = 0; i < size - index; i++) {
			cur = cur.next;
		}
		return cur;
	}
}

//二、定义 HeroNode,每个 HeroNode 对象代表一个节点
class HeroNode{
	public int no;//排名
	public String name;//名字
	public String nickname;//昵称
	public HeroNode next;//指向下一个节点
	
	//1.创建HeroNode对象的构造器
	public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
		this.no = no;
		this.name = name;
		this.nickname = nickname;
	}

	//2.为了显示方便,重写toString方法
	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode [排名 = " + no + ", 姓名 = " + name + ", 绰号 = " + nickname + "]";
	}
}
二、结果1(依次是倒数第2、第1、第6、第0、第-1个节点)
开始测试... ... ... ... ...(倒数第2个节点)
HeroNode [排名 = 1, 姓名 = 宋江, 绰号 = 及时雨]
HeroNode [排名 = 3, 姓名 = 吴用, 绰号 = 智多星]
HeroNode [排名 = 2, 姓名 = 卢俊义, 绰号 = 玉麒麟]
HeroNode [排名 = 4, 姓名 = 公孙胜, 绰号 = 入云龙]
HeroNode [排名 = 5, 姓名 = 关胜, 绰号 = 大刀]
res = HeroNode [排名 = 4, 姓名 = 公孙胜, 绰号 = 入云龙]

开始测试... ... ... ... ...(倒数第1个节点)
HeroNode [排名 = 1, 姓名 = 宋江, 绰号 = 及时雨]
HeroNode [排名 = 3, 姓名 = 吴用, 绰号 = 智多星]
HeroNode [排名 = 2, 姓名 = 卢俊义, 绰号 = 玉麒麟]
HeroNode [排名 = 4, 姓名 = 公孙胜, 绰号 = 入云龙]
HeroNode [排名 = 5, 姓名 = 关胜, 绰号 = 大刀]
res = HeroNode [排名 = 5, 姓名 = 关胜, 绰号 = 大刀]

开始测试... ... ... ... ...(倒数第6个节点)
HeroNode [排名 = 1, 姓名 = 宋江, 绰号 = 及时雨]
HeroNode [排名 = 3, 姓名 = 吴用, 绰号 = 智多星]
HeroNode [排名 = 2, 姓名 = 卢俊义, 绰号 = 玉麒麟]
HeroNode [排名 = 4, 姓名 = 公孙胜, 绰号 = 入云龙]
HeroNode [排名 = 5, 姓名 = 关胜, 绰号 = 大刀]
res = null

开始测试... ... ... ... ...(倒数第0个节点)
HeroNode [排名 = 1, 姓名 = 宋江, 绰号 = 及时雨]
HeroNode [排名 = 3, 姓名 = 吴用, 绰号 = 智多星]
HeroNode [排名 = 2, 姓名 = 卢俊义, 绰号 = 玉麒麟]
HeroNode [排名 = 4, 姓名 = 公孙胜, 绰号 = 入云龙]
HeroNode [排名 = 5, 姓名 = 关胜, 绰号 = 大刀]
res = null

开始测试... ... ... ... ...(倒数第-1个节点)
HeroNode [排名 = 1, 姓名 = 宋江, 绰号 = 及时雨]
HeroNode [排名 = 3, 姓名 = 吴用, 绰号 = 智多星]
HeroNode [排名 = 2, 姓名 = 卢俊义, 绰号 = 玉麒麟]
HeroNode [排名 = 4, 姓名 = 公孙胜, 绰号 = 入云龙]
HeroNode [排名 = 5, 姓名 = 关胜, 绰号 = 大刀]
res = null
代码2(LeetCode中有这个题目)
/**
 * 找到链表的倒数第 k 个节点,将头节点当成链表的首节点
 */
public class MyTest {
	public static void main(String[] args) {
		//创建若干个节点
		ListNode listnode1 = new ListNode(2);
		ListNode listnode2 = new ListNode(3);
		ListNode listnode3 = new ListNode(4);
		ListNode listnode4 = new ListNode(5);
		
		//创建链表,加入节点
		LinkedList linkedlist = new LinkedList();
		linkedlist.addListNode(listnode1);
		linkedlist.addListNode(listnode2);
		linkedlist.addListNode(listnode3);
		linkedlist.addListNode(listnode4);
		
		//显示链表
		linkedlist.list(linkedlist.getHead());
		
		//找到倒数第 k 个节点
		System.out.println("------------------------------");
		ListNode kth = linkedlist.findKthNode(linkedlist.getHead(), 2);
		linkedlist.list(kth);
	}
}

class ListNode{
	public int val;
	public ListNode next;
	
	// ListNode 类的构造方法
	public ListNode(int val) {
		this.val = val;
	}

	//为了显示方便,重写 toString 方法
	@Override
	public String toString() {
		return "" + val;
	}
}

class LinkedList{
	//初始化一个头节点
	private ListNode head = new ListNode(1);
	
	//获得链表头节点的方法
	public ListNode getHead() {
		return head;
	}
	
	//添加节点到单链表的方法
	public void addListNode(ListNode listnode) {
		//由于头节点不能动,所以需要一个赋值节点 temp
		ListNode temp = head;
		
		//遍历单链表,找到最后一个节点
		while(true) {
			//如果找到单链表的最后一个节点
			if(temp.next == null) {
				temp.next = listnode;
				break;
			}
			//没有找到单链表最后一节点,则继续遍历
			temp = temp.next;
		}
		
	}
	
	//找到单链表倒数第 K 个节点的方法
	public ListNode findKthNode(ListNode head, int k) {
		//1.先判断链表是否为空
		if(head == null) {
			return null;
		}
		//2.链表不为空,遍历整个链表,确定链表长度
		int length = 0;
		ListNode temp = head; 
		while(temp != null) {
			length++;
			temp = temp.next;
		}
		//3.遍历链表,找到倒数第 k 个节点
		//(1)先对 k 进行校验,此步骤体现程序的鲁棒性,不能忽略!!!
		if(k <= 0 || k > length) {
			return null;
		}
		//(2)k 值符合要求,新建一个辅助节点
		ListNode cur = head;
		for(int i = 0; i < length - k; i++) {
			cur = cur.next;
		}
		return cur;
	}
	
	//打印输出链表
	public void list(ListNode head){
		//首先判断链表是否为空
		if(head == null) {//把头节点当成链表的首节点
			System.out.println(head);
			return;
		}
		//链表非空,打印输出
		ListNode temp = head;
		System.out.print("[");
		while(true) {
			//判断是否到链表最后
			if(temp.next == null) {//到达链表最后
				System.out.print(temp);
				break;//退出循环
			}
			//没有到链表最后,继续打印输出
			if(temp.next != null) {
				System.out.print(temp + ",");
			}
			//将 temp 后移
			temp = temp.next;
		}
		System.out.println("]");
	}
}
二、结果1(依次是倒数第2、第1、第6、第0、第-1个节点)
[1,2,3,4,5]
------------------------------
[4,5]

[1,2,3,4,5]
------------------------------
[5]

[1,2,3,4,5]
------------------------------
null

[1,2,3,4,5]
------------------------------
null

[1,2,3,4,5]
------------------------------
null

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