算法1（单链表，环形队列，稀疏数组，双向链表，单向环形列表（约瑟夫问题））
算法
一.字符串替换：
str.replaceAll（“java”,"zjq~"）:把java这个关键字替换为zjq
二. 稀疏数组
- 基本介绍：当一个数组中大部分元素为0，或者为同一个值得数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组
- 处理方法：
数组---->稀疏数组
1.遍历原始的二位数组，得到有效数据的个数 sum
2.根据sum 就可以创建稀疏数组 sparseArr int [sum+1,3] (行不确定，3列)
3.将二位数组的有效数据存入到稀疏数组
（1）第一行记录原数组有几行几列，多少个不同的数据
（2）把具有不同值得元素的行列及值记录在一个小规模数组中，从而缩小 程序的规模
稀疏数组—>数组
1.先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数据，比如上面的 chessArr2=int [11 ] [11]
2.再读取稀疏数组后几行的数据，并赋给原始的二维数组即可
package com.sparsearray;
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) {
//创建一个原始的二维数组 11*11
//0:表示没有棋子 1：表示黑子 2：表示蓝字
int chessArr1[][] =new int [11][11];
chessArr1[1][2]=1;
chessArr1[2][3]=2;
//输出
System.out.println("原始的二维数组");
for(int[] row:chessArr1) {
for(int data:row) {
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
//将二维数组转 稀疏数组
//1.先遍历二维数组 得到非0的个数
int sum=0;
for(int i=0;i<11;i++) {
for(int j=0;j<11;j++) {
if(chessArr1[i][j]!=0) {
sum++;
}
}
}
System.out.println("sum="+sum);
//2.创建对应的稀疏数组
int sparseArr[][]=new int[sum+1][3];
//给稀疏数组赋值
sparseArr[0][0]=11;
sparseArr[0][1]=11;
sparseArr[0][2]=sum;
//3.遍历二维数组，将非0的值存放到稀疏数组
int count=0;//count用于记录是第几个非0数据
for(int i=0;i<11;i++) {
for(int j=0;j<11;j++) {
if(chessArr1[i][j]!=0) {
count++;
sparseArr[count][0]=i;
sparseArr[count][1]=j;
sparseArr[count][2]=chessArr1[i][j];
}
}
}
//输出稀疏数组
System.out.println();
System.out.println("得到的稀疏数组为：");
for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n",sparseArr[i][0],sparseArr[i][1],sparseArr[i][2]);
}
//将稀疏数组恢复成原始数组
System.out.println("还原的数组为：");
//1.先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数组
int chessArr2[][]=new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
//2.在读取稀疏数组后几行的数据(从第二行开始)，并赋给原始的二维数组
for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]]=sparseArr[i][2];
}
for(int[] row:chessArr2) {
for(int data:row) {
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
}
}
三. 环形队列
package com.queue;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试一把
System.out.println("测试环形队列~~");
// 创建一个环形队列
CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(4);//此时最大空间是3，因为有一个空出来做约定
char key = ' ';// 接受用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while (loop) {
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("a(add):添加数据到队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0);// 接受一个字符
switch (key) {
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("请输入一个数");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
// 查看队列头的数据是什么
try {
int res = queue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
}
}
System.out.println("程序退出·~");
}
}
//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
class CircleArrayQueue {
private int maxSize;// 表示数组的最大容量
private int front;// 队列头 初值为 0
private int rear; // 队列尾 初值为 0
private int[] arr;// 该数组用于存放数据，模拟队列
// 创建队列的构造器
public CircleArrayQueue(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = 0;// 指向队列头部，分析出front是指向队列头
rear = 0;// 指向队列尾，指向队列尾的后一个数据
}
// 判断队列是否满
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
// 判断队列是否为空
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
// 添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
// 判断队列是否满
if (isFull()) {
System.out.println("队列满不能加入数据~");
return;
}
// 因为rear已经指向最后一个的后一个位置
arr[rear] = n;
// 将rear后移，这里必须考虑取模
rear = (rear + 1) % maxSize;
}
// 获取队列的数据，出队列
public int getQueue() {
// 判断队列是否空
if (isEmpty()) {
// 通过抛出异常,throw本身会导致代码return
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
// 这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
// 1.先把front对应的值保留到一个临时变量
// 2.将front后移 ,考虑取模
// 3.将临时保存的变量返回
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}
// 显示队列的所有数据
public void showQueue() {
// 遍历
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空的，没有数据·");
return;
}
// 思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
// 当前队列有效数据：(rear+maxSize-front)%maxSize
for (int i = front; i < front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}
// 求出当前队列有效数据的个数
public int size() {
return (rear + maxSize - front) % maxSize;
}
// 显示队列的投数据，注意不是取出数据
public int headQueue() {
// 判断
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空的，没有数据~");
}
return arr[front];
}
}
四. 单链表
实际结构
1）链表是以节点的方式存储的
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放的
4）链表分带头节点和不带头节点的，按需求确定
逻辑结构
增
添加：
1.先创建一个head头节点，作用就是表示单链表的头
2.后面我们每添加一个节点，就直接加入到链表的最后
遍历
1.通过一个辅助指针，帮助我们遍历真个链表
package com.linkedlist;
import javax.xml.soap.Node;
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//进行测试
//先创建节点
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,"林冲","豹子头");
//创建一个链表
SingleLinkedList singleLinkedList=new SingleLinkedList();
//加入
singleLinkedList.add(hero1);
singleLinkedList.add(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
//显示
singleLinkedList.list();
}
}
//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.将最后这个节点的next指向新的节点
public void add(HeroNode heroNode) {
//因为头节点不能动，因此我们需要一个辅助指针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;
}
//如果这个不是最后，就将temp后移，看下一个
temp=temp.next;
}
//while循环结束，temp指向最后一个节点
//将最后这个节点的next，指向新的节点
temp.next=heroNode;
}
//遍历显示链表
public void list() {
//判断链表是否为空
if(head.next==null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//辅助指针来遍历
HeroNode temp=head.next;
while(true) {
//判断是否到链表的最后
if(temp==null) {
break;
}
//输出节点信息
System.out.println(temp);
//将temp后移,一定小心
temp=temp.next;
}
}
}
//定义一个HeroNode,每个HoreNode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 no,String name,String nickName) {
this.no=no;
this.name=name;
this.nickname=nickName;
}
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
}
}
有序增
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，是通过辅助指针，通过遍历
2.新的节点的next=temp.next
3.将temp.next=新的节点
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变量来帮助我们找到添加的位置
//因为这是一个单链表，因此我们找的这个temp是位于添加位置的前一个节点，否则加入不了
HeroNode temp=head;
boolean flag=false;//标志添加的编号是否存在，默认是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) {
//找到位置，就在temp的后边
break;
}else if(temp.next.no==heroNode.no) {
//说明编号已经存在
flag=true;//
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("准备插入的英雄的编号%d 已经存在了，不能加入了\n",heroNode.no);
}else {
//插入到链表中,temp的后面
heroNode.next=temp.next;
temp.next=heroNode;
}
}
改
//修改结点，根据no编号来修改；即no编号不能改
public void update(HeroNode newHeroNode) {
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
//1.定义辅助指针，temp
//指向head节点的下一个节点
HeroNode temp=head.next;
boolean flag=false;//表示是否找到该节点
while(true) {
if(temp==null) {
break;//已经遍历完整个链表
}
if(temp.no==newHeroNode.no) {
//找到了
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 {
//没有找到
System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点,不能修改",newHeroNode.no);
}
}
删
从单链表中删除一个节点的思路
1.创建辅助指针temp指向待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
//删除节点
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) {//到链表最后
break;
}
if(temp.next.no==no) {
//找打了
flag=true;
break;
}
temp=temp.next;
}
if(flag) {
//找到了
temp.next=temp.next.next;
}else {
System.out.printf("要删除的节点 %d不存在\n",no);
}
}
关于单链表的面试题
1.求单链表中有效节点的个数
/**
*
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的就是有效节点的个数
*/
public static int getLength(HeroNode head) {
if(head.next==null) {
//带头结点的空链表
return 0;
}
int length=0;
//定义一个辅助指针
HeroNode cur=head.next;
while(cur!=null) {
length++;
cur=cur.next;
}
return length;
}
2.查找单链表中倒数第k个结点
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head,int index) {
//判断
if(head.next==null) {
return null;
}
//第一次遍历得到链表的长度
int size=getLength(head);
//第二次遍历 (size-index)位置，就是我们倒数第额第k个结点
//先做一个index的校验
if(index<=0||index>size) {
return null;
}
//定义一个辅助指针,指向头节点的后移个结点（第一个有效节点）,for循环定位到倒数的index
HeroNode cur=head.next;
for(int i=0;i3.单链表的反转(有难度)
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的最前端；(头插)
3.原来的链表的head.next=reverseHead.next;
//将单链表进行反转
public static void reverseList(HeroNode head) {
//如果当前的链表为空，或者只有一个节点，那么无需反转。直接返回
if(head.next==null||head.next.next==null) {
return;
}
//定义一个辅助指针，帮助我们遍历原来的链表
HeroNode cur=head.next;
HeroNode next=null;//指向节点的下一个节点
HeroNode reverseHead =new HeroNode(0, "", "");
//遍历原来的链表
while (cur!=null) {
next=cur.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点，
cur.next=reverseHead.next;//将cur的下一个节点指向新的链表的最前端(新节点和后面连)
reverseHead.next=cur;//新节点和头节点连
cur=next;//让cur后移
}
//将head.next指向reverseHead.next，实现单链表的反转
head.next=reverseHead.next;
}
4.逆序打印单链表
方式1：先将单链表反转，然后再打印（这样做的问题是会破坏原来的单链表的结构）
方式2：可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
五. 双向链表
1.单链表只能单向查找
2.不能实现自我删除，需要靠辅助节点
。。。
分析
双向列表的遍历，添加，修改，删除的操作思路
1)遍历和单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找
2)添加（默认添加到双向链表的最后）
…（1）先找到temp.next=newHeroNode
…(2) newHeroNode.pre=temp
3）修改和单向链表一样
4）删除
…(1)因为是双向列表，可以实现自我删除某个节点
…（2）直接找到要删除的节点
temp.pre.next=temp.next
temp.next.pre=temp.pre
package com.linkedlist;
public class DoubleLinkedDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试
System.out.println("双向链表的测试");
// 先创建节点
HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
// 创建一个双向链表
DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.add(hero1);
doubleLinkedList.add(hero2);
doubleLinkedList.add(hero3);
doubleLinkedList.add(hero4);
doubleLinkedList.list();
// 修改
HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
doubleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况");
doubleLinkedList.list();
// 删除
doubleLinkedList.Delete(3);
System.out.println("删除后的链表情况");
doubleLinkedList.list();
}
}
//创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
// 返回头节点
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
// 遍历显示链表
public void list() {
// 判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 辅助指针来遍历
HeroNode2 temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表的最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移,一定小心
temp = temp.next;
}
}
// 添加一个节点到双向列表最后
public void add(HeroNode2 heroNode) {
// 因为头节点不能动，因此我们需要一个辅助指针temp
HeroNode2 temp = head;
// 遍历链表，找到最后
while (true) {
// 找到链表的最后
if (temp.next == null) {
break;
}
// 如果这个不是最后，就将temp后移，看下一个
temp = temp.next;
}
// while循环结束，temp指向最后一个节点
// 形成一个双向链表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
// 双向列表修改节点和单向一样
// 修改结点，根据no编号来修改；即no编号不能改
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
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
// 1.定义辅助指针，temp
// 指向head节点的下一个节点
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false;// 表示是否找到该节点
while (true) {
if (temp == null) {
break;// 已经遍历完整个链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到了
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 {
// 没有找到
System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点,不能修改", newHeroNode.no);
}
}
// 从双向列表中删除
// 删除节点
// 说明：对于双向列表，可以直接找到要删除的节点
// 找到以后以我删除
public void Delete(int no) {
HeroNode2 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) {// 到链表最后
break;
}
if (temp.next.no == no) {
// 找打了
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag) {
// 找到了
temp.next = temp.next.next;
} else {
System.out.printf("要删除的节点 %d不存在\n", no);
}
}
}
class HeroNode2 {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode2 next;// 指向下一个节点，默认为null
public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点，
// 构造器
public HeroNode2(int no, String name, String nickName) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickName;
}
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
}
// 为了显示方便
}
六. 单向环形链表应用（约瑟夫环问题）
josephu问题:设编号为1,2,…n的n个人围坐一圈，约定编号为k(1<=k<=n)的人从一开始报数,数到m的那个人出列，它的下一位又从1开始报数，数到m的那个人又出列，一次类推，得到出列序号
构建一个单项的环形链表思路
1.先创建第一个节点，让first指向该节点，并形成环形
2.后面当我们每创建一个新的节点，就把该节点加入到已有的环形链表中
遍历环形链表
1.先让一个辅助指针，指向first这个节点
2.然后while循环遍历该环形链表即可 curBoy.next==first 时结束
出列思路：
根据用户的输入，生成一个同学出圈的顺序
1.需要创建一个辅助指针（helper），事先指向环形链表最后一个节点
补充：加入不是从第一个开始，先让first和helper移动k-1次
2.当同学报数时，让first和helper指针同时的移动m-1次
3.这时就可以将first指向的节点出圈 first=first.next helper.next=first
。。。。原来first的节点就出圈了
package com.linkedlist;
public class Josephu {
public static void main(String[] args) {
// 测试
CircleSingleLinkedList list = new CircleSingleLinkedList();
list.addBoy(5);// 加入5个
list.showBoy();
//测试同学出圈
list.countBoy(1, 2, 5); //2,4,1,5,3
}
}
//创建环形单向链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个first节点，当前没有编号
private Boy first = null;
// 添加boy，构建成一个环形链表
public void addBoy(int nums) {
// 验证nums
if (nums < 1) {
System.out.println("nums的值不正确");
return;
}
Boy curBoy = null;// 辅助指针，帮助构建环形链表
// for循环创建环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
// 根据编号创建Boy节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个
if (i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first);// 构成环，只有一个
curBoy = first;// 让curBoy指向第一个，因为first不能动
} else {
curBoy.setNext(boy); // 最后一个节点指向新节点
boy.setNext(first);// 新节点指向头节点
curBoy = boy;
}
}
}
// 遍历
public void showBoy() {
// 判断链表是否为空
if (first == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 因为first不能动，因此使用一个辅助指针 curBoy
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.printf("同学编号为 %d \n", curBoy.getNo());
if (curBoy.getNext() == first) {
// 遍历完毕
break;
}
curBoy = curBoy.getNext();// curBoy后移
}
}
/**
*
* @param startNo 表示从第几个同学开始数数
* @param countNum 表示几下
* @param nums 共有多少个同学
*/
// 根据用户的输入计算出同学出圈的顺序
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
// 先对数据进行校验
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("参数输入有误！");
return;
}
// 创建一个辅助指针，帮助完成同学出圈
Boy helper = first;
while (true) {
if (helper.getNext() == first) {
// 说明helper指向最后
break;
}
helper = helper.getNext();
}
// 报数前的指针定位
for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
first = helper.getNext();
}
// 报数后，移动出圈
while (true) {
if (helper == first) {
// 说明圈中只有一个节点
break;
}
// 让first和helper同时移动countNun-1
for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("同学%d出圈\n", first.getNo());
// 移除出圈节点
first = first.getNext();
//
helper.setNext(first);
}
System.out.printf("最后留在圈中的同学编号是%d \n", first.getNo());
}
}
//定义一个节点(一个同学)
class Boy {
private int no;// 编号
private Boy next;// 指向下一个节点,默认null
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}