java 单链表总结

1.链表介绍

1.链表是有序的列表。
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）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；
2.单链表（带头节点）逻辑结构示意图如下

2.单链表的应用

使用带head头的单向链表实现对水浒英雄排行榜管理完成对英雄人物的增删改查操作。
1）第一种方法：在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
添加：
①先创建一个head头节点，作用就是表示单链表的头
②后面每添加一个节点，就直接加入到链表的最后
遍历：
通过一个辅助变量遍历，帮助遍历整个链表

public class SingleLinkedListDemo{
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1=new HeroNode(1,"宋江","及时雨");
        HeroNode hero2=new HeroNode(2,"吴用","智多星");
        HeroNode hero3=new HeroNode(3,"李逵","黑旋风");
        HeroNode hero4=new HeroNode(4,"林冲","豹子头");
        //创建要给列表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
       //加入
        singleLinkedList.add(hero1);
        singleLinkedList.add(hero2);
        singleLinkedList.add(hero3);
        singleLinkedList.add(hero4);
        //显示
        singleLinkedList.list();
   }
   //定义SingleLinkedList管理我们的英雄
class SingleLinkedList{
    //先初始化一个头节点，头节点不要动,不存放具体的数据
    private HeroNode head= new HeroNode(0,"","");

    public HeroNode getHead() {
        return head;
    }

    //添加节点到单向列表：当不考虑标号顺序时，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
    public void add(HeroNode heroNode){
        //head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，将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        //当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        //当最后这个节点的next指向新的节点
        temp.next = heroNode;
    }   

2）第二种方法：在添加英雄时，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）
需要按照编号的顺序添加
①首先找到新添加的节点的位置，是通过辅助变量（指针），通过遍历来确定
②新的节点.next = temp.next
③将 temp.next = 新的节点
思路的分析示意图：

public class SingleLinkedListDemo{
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1=new HeroNode(1,"宋江","及时雨");
        HeroNode hero2=new HeroNode(2,"吴用","智多星");
        HeroNode hero3=new HeroNode(3,"李逵","黑旋风");
        HeroNode hero4=new HeroNode(4,"林冲","豹子头");

        //创建要给列表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);

        //显示
        singleLinkedList.list();
}
//第二种方式在添加英雄时，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，因此我们仍然通过一个辅助指针（变量）来帮助找到添加的位置
        //因为单链表，因此我们找的temp是位于添加位置的前一个节点，否则插入不了
       HeroNode temp = head;
       boolean flag = false;
       while(true){
           if (temp.next == null){// 说明temp已经在链表的最后
           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的编号已然存在
               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){
            System.out.printf ("准备插入的英雄编号 %d 已经存在了，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;
        }
    }

3.修改节点功能

思路（1）先找到该节点，通过遍历
（2）temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickname = newHeroNode.nickname

//修改节点的信息，根据no编号来修改，即no编号不能改
    //1.根据newHeroNode的no来修改即可
    public  void update(HeroNode newHeroNode){
        //判断是否空
        if (head.next == null){
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        //找到需要修改的节点，根据no编号
        //定义一个辅助变量
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false;//表示是否找到该节点
        while (true){
            if (temp == null){
                break;//已经遍历完链表
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no){
                //找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //根据flag判断是否找到要修改的节点
        if (flag){
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;

        }else {
            System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点，不能加入 \n",newHeroNode.no);
        }
    }

//测试修改节点的代码
        HeroNode newHeroNode = new HeroNode(3,"小李逵","黑旋风");
        singleLinkedList.update(newHeroNode);

        System.out.println("修改后的链表情况");
        singleLinkedList.list();

4.删除节点

思路（1）先找到需要删除的这个节点的前一个节点temp
（2）temp.next =temp.next .next
（3）被删除的节点，将不会有其他引用指向，会被垃圾回收机制回收

//删除节点
    //思路
    //1.head不能动，因此我们需要一个temp辅助节点找到待删除节点的前一个节点
    //2.说明我们在比较时，是temp.next.no和需要删除的节点的no比较
    public void del(int no){
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;//标志是否找到待删除节点的
        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;
        }
        //判断flag
        if (flag){
            //可以删除
            temp.next = temp.next.next;
        }else {
            System.out.println("要删除的 %d 节点不存在");
        }

    }

 //删除一个节点
        singleLinkedList.del(1);
        System.out.println("删除后的链表情况");
        singleLinkedList.list();

5.面试题：求单链表中有效节点的个数

//方法：获取到单链表的节点的个数（如果是带头节点的链表，需求不统计头节点）
    /**
     *
     * @param head 链表的头节点
     * @return 返回的是有效节点的个数
     */
    public static int getLength(HeroNode head){
        if (head.next == null){
            return  0;
        }
        int length = 0;
        //定义一个辅助的变量,我们没有统计头节点
        HeroNode cur = head.next;
        while (cur != null){
            length++;
            cur = cur.next;
        }
        return length;
    }

}

//测试获取到单链表的节点的个数
        System.out.println("有效的节点个数为："+ getLength(singleLinkedList.getHead()));

6.面试题：查找单链表中的倒数第k个节点

//查找单链表中的倒数第k个节点【新浪面试题】
    //思路：1.编写一个方法，接收head节点，同时接受一个index
    //2.index表示的是倒数第index个节点
    //3.先把链表从头到尾遍历，得到链表的总的长度getLength
    //4.得到size后，我们从链表的第一个开始遍历（size-index）个
    //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){
        //判断链表为空，返回null
        if (head.next == null){
            return null;
        }
        //第一个遍历得到链表的长度（节点的个数）
        int size = getLength(head);
        //第二次遍历size-index位置，就是我们倒数的第k个节点
        //先做一个index 的校验
        if (index <= 0 || index > size){
            return null;
        }
        //定义辅助变量，for循环定位到倒数index
        HeroNode cur = head.next;
        for (int i = 0; i <size-index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }

 //测试是否找到单链表中的倒数第k个节点
        HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),1);
        System.out.println("res = "+ res);
    }

7.单链表的反转

思路：1)先定义一个节点reverseHead = new HeroNode();
2)从头到尾遍历原来的链表，每遍历一个节点。就将其取出，并放在新的链表reverseHead的最前端
3）原来的链表的head.next = reverseHead.next

    //将单链表进行反转
    public static void reversetList(HeroNode head){
        //如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
        if (head.next == null || head.next.next == null){
            return;
        }
        //定义一个辅助的指针变量，帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode cur = head.next;
        HeroNode next = null;//指向当前节点[cur]的下一个
        HeroNode reverseHead = new HeroNode(0,"","");
        //遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表的最前端
        while (cur != null){
            next = cur.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点，因为后面需要使用
            cur.next = reverseHead.next;//将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
            reverseHead.next = cur;//将cur连接到新的链表
            cur = next;//让cur后移
        }
        //将head.next指向reversrHead.next，实现单链表的反转
        head.next = reverseHead.next;
    }

 //测试一下单链表的反转功能
        System.out.println("原来链表的情况是：");
        singleLinkedList.list();

        System.out.println("反正单链表~");
        reversetList(singleLinkedList.getHead());
        singleLinkedList.list();

8.从尾到头打印单链表

//逆序打印，利用栈的数据结构，将各个节点压入到栈中，利用栈的先进后出的特点
    public static void reversePrint(HeroNode head){
        if (head.next == null){
            return;//空链表，不能打印
        }
        //创建要给一个栈，将各个节点压入栈
        Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
        HeroNode cur = head.next;
        //将链表的所有节点压入栈
        while(cur != null){
            stack.push(cur);
            cur = cur.next;//cur后移，这样就可以压入下一个节点
        }
        //将栈中的节点进行打印，pop出栈
        while (stack.size()>0){
            System.out.println(stack.pop());//栈的先进后出的特点
        }
    }

//测试一下单链表的反转功能
        System.out.println("原来链表的情况是：");
        singleLinkedList.list();

       //测试逆序打印单链表
        System.out.println("测试逆序打印单链表，没有改变链表的结构");
        reversePrint(singleLinkedList.getHead());