数据结构与算法--03单链表(Java版)

程序 = 数据结构 + 算法
数据结构分类:
1、线性结构:数组,队列,栈,链表
2、非线性结构:二维数组,多维数组,广义表,树结构,图结构

链表介绍

1、链表是有序列表,在内存中存储如下
数据结构与算法--03单链表(Java版)_第1张图片
图片小结:
1、链表是以节点的方式存储
2、每个节点包含data域,next域(指向下一个节点)
3、链表各节点不一定连续存储
4、链表分带头节点的链表和没有头节点的链表,依据实际需求确定
单链表(带头结点)逻辑结构示意图如下
数据结构与算法--03单链表(Java版)_第2张图片

应用实例

使用head头的单向链表实现“水浒英雄”排行管理完成对英雄人物的增删改查操作

添加方式一:

添加英雄直接添加到链表的尾部
思路(添加):
1、创建一个head头节点,表示单链表的头
2、后面每天添加一个节点,直接添加到链表的最后
遍历:
通过一个辅助变量,帮助遍历整个链表
数据结构与算法--03单链表(Java版)_第3张图片
示例代码:

public class SingleLinkedListDemo {
	
	public static void main(String[] args) {
		// 进行测试
		// 先创建节点
		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");
		
		// 创建链表
		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
		// 加入
		singleLinkedList.add(heroNode1);
		singleLinkedList.add(heroNode2);
		singleLinkedList.add(heroNode3);
		singleLinkedList.add(heroNode4);
		// 显示
		singleLinkedList.list();
	}
	
}

// 定义SingleLinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList{
	// 先初始化头结点,头结点不要动, 不存放具体的数据
	private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
	
	// 添加节点到单向链表
	// 思路,当不考虑编号的顺序时
	// 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;
	}
	
	// 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 ;
		}
		// 因为头结点不能动,因此我们需要一个辅助变量来遍历
		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.toString());
			// 将temp 后移,一定小心
			temp = temp.next;
		}
	}
	
}

// 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 hNo, String hName, String hNickName) {
		this.no = hNo;
		this.name = hName;
		this.nickName = hNickName;
	}
	
	// 为了显示方便重写toString
	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
	}
	
}

运行结果

HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
添加方式二:

插入英雄时依据排名,将英雄插入到指定位置(如果有这个排名则添加失败,并给出提示)
数据结构与算法--03单链表(Java版)_第4张图片
实现方式:
1、找到新添加节点的位置,通过辅助变量(指针),遍历完成
2、新的节点 .next = temp.next
3、temp.next = 新的节点

	// 第二种添加英雄时,根据排名将英雄插入到指定位置
	//(如果有这个排名,则添加失败,并给出提示)
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		// 因为头节点不能动,因此我们仍通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加位置
		// 因为是单链表,因为我们找的temp 是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) {
				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) {	// 说明希望添加的heroNode 的编号已存在
				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("准备插入英雄的编号%d 已存在,不能加入\n", heroNode.no);
		}else {
			// 插入到链表中,temp的后面
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}
	}

修改节点示例代码:

	// 修改节点信息,根据编号来修改,即no编号不能改
	// 说明
	// 1、根据newHeroNode 的no 来修改即可
	public void update(HeroNode newHeroNode) {
		// 判断链表是否为空
		if(head.next == null) {
			System.out.println("链表为空~~");
			return ;
		}
		// 定义一个辅助变量
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;	// 表示是否找到该节点
		while(true) {
			if(temp == null) {
				break;	// 链表走到最后位置
			}
			if(temp.no == newHeroNode.no) {	
				flag = true;	// 找到需修改节点
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		
		// 依据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("没有找到编号为%d的节点", newHeroNode.no);
		}
		
	}

删除节点思路:
数据结构与算法--03单链表(Java版)_第5张图片
1、找到需删除节点的前一个节点
2、temp.next = temp.next.next
3、被删除的节点,将不会有其它引用指向,会被垃圾回收机制回收
示例代码:

	// 删除节点
	// 思路
	// 1、head 不能动,因此需要一个temp 辅助节点找到待删除节点的前一个节点
	// 2、说明在比较时,是temp.next.no 和需要删除的节点的no进行比较
	public void delete(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;	// 标识是否找到待删除节点的前一个节点
		while(true) {
			if(temp.next == null) {	// 已经到链表的最后
				break ;
			}
			if(temp.next.no == no) {
				// 找到的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不存在\n", no);
		}
		
	}

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