《算法导论》学习笔记之Chapter10---数据结构之链表

链表定义：链表是这样一种数据结构，其中的各对象按线性顺序排列，与数组的线性顺序由下标决定不同，链表的顺序是由各个对象里的指针决定。

链表分为：单向链表，双向链表，还有循环链表。

链表支持的操作有：查找Search；插入Insert；删除Delete；

双向链表的查找操作就是从表头开始对比查找，很简单；插入操作，是根据插入的数据的指针属性来寻找要插入的位置；之后修改相关元素的pre和next指针属性即可；删除操作与插入操作类似，只是在找到要删除的元素的位置之后，直接将该元素前一个节点的next属性设置为被删除节点的next属性值，将被删除节点后面的节点的pre属性值设置为被删除节点的pre属性值即可。可以自行画图来加深理解。而在链表中，有一个重要的定义就是-节点，前面所说的元素值，pre,next属性都应该包含在节点里面的。

注意，链表的查找，删除操作其实都是可以分为按照内容的操作和按照指针的操作的。

本文，介绍单向链表和双向链表的几种java实现。

下面是单向链表的基本操作的代码实现：

import java.util.List;

public class LinkedListTest {

	Node head = null;// 链表头

	/**
	 * 向链表中插入数据
	 * 
	 * @param args
	 */
	public void insert(int d) {
		Node newNode = new Node(d);// 将要插入的数据包装成链表的节点
		// 如果链表为空，则将要插入节点作为头节点
		if (head == null) {
			head = newNode;
			return;
		}
		// 下面代码是寻找链表的尾节点
		Node tmp = head;
		while (tmp.next != null) {
			tmp = tmp.next;
		}
		// 将新节点插入大奥为节点的后面
		tmp.next = newNode;
	}

	// 删除第i个节点
	public boolean deletaNode(int i) {
		// 如果删除的位置不合理，则返回false
		if (i < 1 && i > length()) {
			return false;
		}
		// 删除的是链表的头结点
		if (i == 1) {
			head = head.next;
			return true;
		}
		// 删除的是链表的中间节点
		int j = 2;
		Node preNode = head;
		Node curNode = preNode.next;
		while (curNode != null) {
			if (j == i) {
				preNode.next = curNode.next;
				return true;
			}
			preNode = curNode;
			curNode = curNode.next;
			j++;
		}
		return true;
	}

	// 返回链表的长度
	public int length() {
		int length = 0;
		Node tmp = head;
		while (tmp != null) {
			tmp = tmp.next;
			length++;
		}
		return length;
	}

	// 链表排序,返回排序后的头节点
	public Node sortList() {
		Node nextNode = null;
		int tmp = 0;
		Node curNode = head;
		// 采用冒泡排序的方法对链表数据进行排序
		while (curNode.next != null) {
			nextNode = curNode.next;
			while (nextNode != null) {
				if (curNode.data > nextNode.data) {
					tmp = curNode.data;
					curNode.data = nextNode.data;
					nextNode.data = tmp;
				}
				nextNode = nextNode.next;
			}
			curNode = curNode.next;
		}
		return head;
	}

	// 打印链表
	public void printList() {
		Node tmp = head;
		while (tmp != null) {
			System.out.println(tmp.data);
			tmp = tmp.next;
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		LinkedListTest list = new LinkedListTest();
		list.insert(5);
		list.insert(1);
		list.insert(4);
		list.insert(3);
		list.insert(2);
		System.out.println(list.length());
		list.printList();
		list.sortList();
		list.printList();
		list.deletaNode(1);
		list.printList();
		list.deletaNode(3);
		list.printList();
	}

}

// 定义链表的节点类型
class Node {
	int data;
	Node next = null;

	public Node(int data) {
		this.data = data;
	}
}

下面介绍单链表中的删除重复数据的方法：

/**
	 * 删除重复数据 方法1时间复杂度小，但是需要额外的存储空间 方法2时间复杂度高，但是不需要额外的存储空间
	 * 
	 * @param head
	 */
	public void deleteDuplecate1(Node head) {
		Hashtable table = new Hashtable();
		Node tmp = head;
		Node pre = null;
		while (tmp != null) {
			if (table.containsKey(tmp.data)) {
				pre.next = tmp.next;
			} else {
				table.put(tmp.data, 1);
				pre = tmp;
			}
			tmp = tmp.next;
		}
	}

	public void deleteDuplecate2(Node head) {
		Node tmp = head;
		while (tmp != null) {
			Node cur = head;
			Node pre = null;
			while (cur != tmp) {
				if (cur.data == tmp.data) {
					pre.next = cur.next;
					break;
				} else {
					pre = cur;
					cur = cur.next;
				}
			}
			tmp = tmp.next;
		}
		tmp = tmp.next;
	}

寻找链表中倒数第k个节点：

//如何找到链表中倒数第k个节点，重点在倒数
	public Node find(Node head, int k){
		if( k < 1 || k > this.length()){
			return null;
		}
		Node p1 = head;
		Node p2 = head;
		//将p1指针向后先移动k个位置，这样当P1移动到结尾时，p2的位置就是倒数第k
		for(int i = 0; i < k - 1; i++){
			p1 = p1.next;
		}
		while(p1 != null){
			p1 = p1.next;
			p2 = p2.next;
		}
		return p2;
	}

实现链表的反转（非递归实现）：

// 链表反转非递归实现
	public void reverse(Node head) {
		Node pRevereHead = head;
		Node pNode = head;
		Node pPre = null;
		while (pNode != null) {
			// pNext用来记录下一个节点，防止pNode的next节点转向之后，与后面的节点断开联系
			Node pNext = pNode.next;
			if (pNext == null) {
				pRevereHead = pNode;
			}
			pNode.next = pPre;
			pPre = pNode;
			pNode = pNext;
		}
		this.head = pRevereHead;
	}

下面还有关于单向链表的好几种操作，在此我就只记录一下这几个操作的思想吧：

从链表尾部开始输出节点：使用递归，每访问到一个节点，先递归输出后面的节点，再输出该节点自身。

访问链表中间节点：是用两个指针，一个指针单步移动，一个指针双步移动，当双步指针移动到链表尾部，则单步指针指向的节点为链表中间节点。

如何判断两个链表是否相交：如果链表相交，则一定有相同的尾节点。