[java版数据结构和算法系列之二]链表之一 --【单链】---手把手带你模拟链表的实现【内含BAT链表面试题实现】
目录
链表(Linked List)介绍【单链表篇】
单链表介绍
单链表模拟
1. 定义pojo
2. 定义内部类SingleLinkedList 管理我们的pojo对象，并实现增删改查方法（我们这实现按数字编号自然排序的单链表）
面试题目1：获取倒数第N个节点
面试题目2：获取倒数第N个节点
面试题3：逆序打印（这里使用栈的方式）
链表(Linked List)介绍【单链表篇】
链表包括：1.单链链表 ； 2.双链链表 ； 3. 环状链表
链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下
![[java版数据结构和算法系列之二]链表之一 --【单链】---手把手带你模拟链表的实现【内含BAT链表面试题实现】_第1张图片](http://img.e-com-net.com/image/info8/999338811d794dc1b50353260f63826c.jpg)
1）链表是以节点的方式来存储,是链式存储；
2）每个节点包含 data 域， next 域：指向下一个节点；
3）如图：发现链表的各个节点不一定是连续存储；
4) 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。
单链表介绍
单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下：
![[java版数据结构和算法系列之二]链表之一 --【单链】---手把手带你模拟链表的实现【内含BAT链表面试题实现】_第2张图片](http://img.e-com-net.com/image/info8/f7065f72a49f46bab226afa9d19bc686.jpg)
单链表：在结点中数据域【既图中的头、a1....aa】用来存储数据元素，指针域用于指向下一个具有相同结构的结点。因为只有一个指针结点，称为单链表。
单链表三个概念需要区分清楚：分别是头指针，头节点和首元节点。
- 头结点：有时，在链表的第一个结点之前会额外增设一个结点，结点的数据域一般不存放数据（有些情况下也可以存放链表的长度等信息），此结点被称为头结点。
若头结点的指针域为空（NULL），表明链表是空表。头结点对于链表来说，不是必须的，在处理某些问题时，给链表添加头结点会使问题变得简单。
-
首元结点：链表中第一个元素所在的结点，它是头结点后边的第一个结点。
-
头指针：永远指向链表中第一个结点的位置（如果链表有头结点，头指针指向头结点；否则，头指针指向首元结点）。
-
头结点和头指针的区别： 1）头指针是一个指针，头指针指向链表的头结点或者首元结点；2）头结点是一个实际存在的结点，它包含有数据域和指针域；3）两者在程序中的直接体现就是：头指针只声明而没有分配存储空间，头结点进行了声明并分配了一个结点的实际物理内存。
![[java版数据结构和算法系列之二]链表之一 --【单链】---手把手带你模拟链表的实现【内含BAT链表面试题实现】_第3张图片](http://img.e-com-net.com/image/info8/4c7cc1dca42b4d59b061ee1fd9380416.jpg)
单链表中可以没有头结点，但是不能没有头指针！
头节点的引入能使链表对第一个元素的删除和插入和其他元素相同，不用另外说明，使得代码更加简洁。
单链表的基本操作：
单链表的基本操作有：增（add)，删(remove)，改(set)，查（find)，插(insert)等。
单链表模拟
我们来依次实现单链表方法：
首先，我们制定一个数据的相关信息（任意的，自己喜欢就好）：我们增加的数据要包括数字编号、名称、next。
我们再指定一个头节点（不存放数据，只包含数字编号）。
好，我们来写一个类：1.数字编号、2.名称、3.next
这是一个类的内部类，外部的大类名为SingleLinkedListDemo
1. 定义pojo
//定义PoJoNumber ， 每个PoJoNumber 对象就是一个节点
class PoJoNumber{
public int nums; //数字编号
public String name; //名称
public PoJoNumber next; //指向下一个节点的指针，类型为PoJoNumber，因为下一个节点也存储的是PoJoNumber对象
public PoJoNumber(int nums, String name, PoJoNumber next) {
super();
this.nums = nums;
this.name = name;
this.next = next;
}
@Override
public String toString() {
return "PoJoNumber [nums=" + nums + ", name=" + name + ", next=" + next + "]";
}
}2. 定义内部类SingleLinkedList 管理我们的pojo对象，并实现增删改查方法（我们这实现按数字编号自然排序的单链表）
add方法（排序和不排序）实现：
思路：1.先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据；
2.添加节点到单向链表 。
不考虑编号顺序时add方法 ：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。
考虑数字编号进行自然排序addByOrder方法：1）从头节点遍历，比较节点的数字编号，从小到大进行排序；
3.head节点不能动【头节点】。
4.如果有这个排名，则添加失败，并给出提示
具体看代码实现，有详细注释：
add方法（不排序）：
//add,不排序
public void add(PoJoNumber poJoNumber){
//1.因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp。为什么需要？看完代码细细品！
PoJoNumber temp =head;
//2.循环遍历
while(true){
//2.1不排序时，节点是添加到链表最后的，所以我们要找到链表最后,如果是最后就break
if(temp.next==null){
break;
}
temp = temp.next; //2.2如果当前节点不是最后就把下一个节点赋给当前节点，然后再接着循环遍历
}
//3.退出循环，说明已经循环到最后节点，把要新增的节点添加到最后
temp.next = poJoNumber;
}addByOrder方法（排序）：
//addByOrder,排序
public void addByOrder(PoJoNumber poJoNumber){
//1.因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp。为什么需要？看完代码细细品！
PoJoNumber temp =head;
boolean flag =false;//定义一个辅助标志，表示要添加的数字编号已经存在
while(true){
if(temp.next==null){ //说明已经到链表最后
break;
}
if(poJoNumber.numslist方法实现：
//list循环show列表节点数据
public void list(){
if(head.next==null){
System.out.println("链表节点为空！");
return;
}
PoJoNumber temp =head.next; //说明头节点后面节点有数据，并赋给辅助变量temp
while(true){
if(temp==null){ //说明已经循环到链表最后
break;
}
System.out.println(temp);//输出节点的信息
temp= temp.next; //将temp后移
}
}
del删除方法实现：
//删除方法
public void del(int nums){
PoJoNumber temp =head;
boolean flag =false;
while(true){
if(temp.next==null){
break;
}
if(temp.next.nums == nums){
flag= true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if(flag){
temp.next=temp.next.next;
}{
System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", nums);
}
}update方法实现：
public void update(PoJoNumber poJoNumber){
PoJoNumber temp =head;
boolean flag =false;
while(true){
if(temp.next==null){
break;
}
if(temp.next.nums == poJoNumber.nums){
flag= true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if(flag){
temp.next.name=poJoNumber.name;
}else{
System.out.printf("要修改的的 %d 节点不存在\n", poJoNumber.nums);
}
}getLength获取链表有效节点数：
public static int getLength(PoJoNumber head){
if(head.next==null){
System.out.println("链表节点数为0");
return 0;
}
int counts=1;
PoJoNumber temp =head.next;
while(true){
if(temp.next==null){
return counts;
}
temp = temp.next;
counts++;
}
}面试题目1：获取倒数第N个节点
解题思路： 1.循环遍历获取整个链表的长度size，即上面的getLength()方法；2.获取第(size-n)个节点
public static PoJoNumber getLastIndexNode(PoJoNumber head, int index){
if(head.next==null){
System.out.println("链表为空");
return null;
}
int size = getLength(head);//第一个遍历得到链表的长度(节点个数)
if(index>size||index<=0){
System.out.println("查找倒数弟N个节点： 输入的index错误！");
return null;
}
PoJoNumber temp= head.next;
for(int i=0;i面试题目2：获取倒数第N个节点
public static void reversetList(PoJoNumber head) {
if(head.next==null||head.next.next==null){
return ;//如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
}
PoJoNumber temp = head.next;
PoJoNumber newHead = new SingleLinkedListDemo().new PoJoNumber(0, "");
PoJoNumber newNext =null; // 指向当前节点[temp]的下一个节点
while(temp!=null){
//1.获取原链表第一个节点的后一个节点，赋值给newNext
newNext =temp.next;
//2.将新链表的元始节点，赋值给temp.next
temp.next =newHead.next;
//3.元始节点指向当前temp
newHead.next=temp;
//4.temp后移一位
temp=newNext;
}
//5.将原链表head.next指向newHead.next
head.next = newHead.next;
}面试题3：逆序打印（这里使用栈的方式）
push:进栈 pop:出栈
栈：先进后出，后进先出
public static void reversePrint(PoJoNumber head){
if(head.next==null){
System.out.println("空链表！");
return;
}
PoJoNumber temp = head.next;
Stack stack = new Stack();
while(temp!=null){
stack.push(temp);
temp =temp.next;
}
while(stack.size() > 0){
System.out.println(stack.pop());
}
} /***************************************************************************************************************************/
单链表以及面试题解答源码：
package com.study.linked;
import java.util.Stack;
/*
* 模拟链表
* 1.模拟实现链表增、删、查、改等方法；
* 2.获取链表节点个数；
* 3.获取链表倒数第N个节点
* 4.实现单链表的反转；
* 5.从尾到头打印单链表 【两种方式 方式1：反向遍历 ； 方式2：Stack栈】
*
*/
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
SingleLinkedListDemo demo = new SingleLinkedListDemo();
PoJoNumber member1 =demo.new PoJoNumber(1, "张三");
PoJoNumber member2 =demo.new PoJoNumber(2, "李四");
PoJoNumber member3 =demo.new PoJoNumber(3, "王麻子");
PoJoNumber member4 =demo.new PoJoNumber(4, "赵老五");
SingleLinkedList link =demo.new SingleLinkedList();
//不排序add
/* System.out.println("不排序add:");
link.add(member1);
link.add(member2);
link.add(member3);
link.add(member4);
link.list();
*/
//排序addByOrder
System.out.println("排序addByOrder:");
link.addByOrder(member1);
link.addByOrder(member4);
link.addByOrder(member3);
link.addByOrder(member2);
link.list();
link.del(4);
System.out.println("del删除4后：");
link.list();
link.update(demo.new PoJoNumber(2, "李五"));
System.out.println("update 修改2后：");
link.list();
System.out.println("链表有效节点数："+getLength(link.getHead()));
//获取倒数第N个节点
System.out.println("获取倒数第N个节点:");
System.out.println(getLastIndexNode(link.getHead(), 2));
//将链表反转
reversetList(link.getHead());
System.out.println("链表反转后:");
link.list();
//逆序打印。栈法
System.out.println("逆序打印链表：");
reversePrint(link.getHead());
}
class SingleLinkedList{
private PoJoNumber head= new PoJoNumber(0,"");//定义一个头节点，不存放数据，只有数字编号0
public PoJoNumber getHead() { //main内获取head节点信息
return head;
}
/*******************add******************************/
//add,不排序
public void add(PoJoNumber poJoNumber){
//1.因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp。为什么需要？看完代码细细品！
PoJoNumber temp =head;
//2.循环遍历
while(true){
//2.1不排序时，节点是添加到链表最后的，所以我们要找到链表最后,如果是最后就break
if(temp.next==null){
break;
}
temp = temp.next; //2.2如果当前节点不是最后就把下一个节点赋给当前节点，然后再接着循环遍历
}
//3.退出循环，说明已经循环到最后节点，把要新增的节点添加到最后
temp.next = poJoNumber;
}
//addByOrder,排序
public void addByOrder(PoJoNumber poJoNumber){
//1.因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp。为什么需要？看完代码细细品！
PoJoNumber temp =head;
boolean flag =false;//定义一个辅助标志，表示要添加的数字编号已经存在
while(true){
if(temp.next==null){ //说明已经到链表最后
break;
}
if(poJoNumber.numssize||index<=0){
System.out.println("查找倒数弟N个节点： 输入的index错误！");
return null;
}
PoJoNumber temp= head.next;
for(int i=0;i stack = new Stack();
while(temp!=null){
stack.push(temp);
temp =temp.next;
}
while(stack.size() > 0){
System.out.println(stack.pop());
}
}
/*******************面试题目3----end******************************/
class PoJoNumber{
public int nums; //数字编号
public String name; //名称
public PoJoNumber next; //指向下一个节点的指针，类型为PoJoNumber，因为下一个节点也存储的是PoJoNumber对象
public PoJoNumber(int nums, String name) {
super();
this.nums = nums;
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "PoJoNumber [nums=" + nums + ", name=" + name + ", next=" + next + "]";
}
}
}