单链表的介绍和内存布局
链表是有序的列表,但是它在内存中是存储如下
小结
链表是以节点的方式来存储,是链式存储
每个节点包含 data 域, next 域:指向下一个节点.
如图:发现链表的各个节点不一定是连续存储.
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(带头结点) 逻辑结构 示意图如下
单链表的应用实例
使用带head头的单向链表实现 –水浒英雄排行榜管理
完成对英雄人物的增删改查操作, 注: 删除和修改,查找
第一种方法在添加英雄时,直接添加到链表的尾部
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)
添加(创建)
- 先创建一个head 头节点, 作用就是表示单链表的头
- 后面我们每添加一个节点,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
代码
package cn.icanci.datastructure.linkedlist;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.linkedlist
* @Date: Created in 2020/2/29 11:03
* @ClassAction: 单链表
*/
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//先创建节点
HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "德玛西亚", "大保健");
HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "德玛西亚皇子", "皇子");
HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "无极剑圣", "剑圣");
HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "蒸汽机器人", "机器人");
//创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入元素
singleLinkedList.add(hero1);
singleLinkedList.add(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
//打印链表
singleLinkedList.list();
}
}
/**
* 定义 LinkedList 来管理英雄
*/
class SingleLinkedList {
//先初始化一个头节点 头节点不要动
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
//添加节点到链表
//思路 当不考虑编号的顺序的时候
//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,将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环的时候,temp就指向链表的最后
//将最后这个节点的next指向新的节点
temp.next = heroNode;
}
//显示链表
public void list() {
//先判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//因为头节点不能动 因此需要一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断链表是否到最后
if (temp == null) {
break;
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
//将 temp 后移
temp = temp.next;
}
}
}
/**
* 定义 HeroNode 每个 HeroNode 是一个节点
*/
class HeroNode {
public int no;
public String name;
public String nickName;
//指向下一个节点
public HeroNode next;
//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 + '\'' +
'}';
}
}
打印
HeroNode{no=1, name='德玛西亚', nickName='大保健'}
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
HeroNode{no=4, name='蒸汽机器人', nickName='机器人'}
需要按照编号的顺序添加
- 首先找到新添加的节点的位置, 是通过辅助变量(指针), 通过遍历来搞定
- 新的节点.next = temp.next
- 将temp.next = 新的节点
代码
package cn.icanci.datastructure.linkedlist;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.linkedlist
* @Date: Created in 2020/2/29 11:03
* @ClassAction: 单链表
*/
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//先创建节点
HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "德玛西亚", "大保健");
HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "德玛西亚皇子", "皇子");
HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "无极剑圣", "剑圣");
HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "蒸汽机器人", "机器人");
//创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入元素
//按照编号添加
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
//打印链表
singleLinkedList.list();
}
}
/**
* 定义 LinkedList 来管理英雄
*/
class SingleLinkedList {
//先初始化一个头节点 头节点不要动
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
//添加节点到链表
//思路 当考虑编号的顺序的时候
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
//因为头节点不能动 所以需要一个辅助指针
//因为是单链表 因此需要找的temp.是位于添加位置前面的一个节点 否则插入不了
HeroNode temp = head;
//flag标识添加的编号是否存在 默认为 false
boolean flag = false;
while (true) {
//说明已经再链表最后了
if (temp.next == null) {
break;
}
//位置找到再 temp 的后面插入
if (temp.next.no > heroNode.no) {
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
//说明编号已经存在
flag = true;
break;
}
//后移
temp = temp.next;
}
//判断 flag 的值
if (flag == true) {
//不能添加 说明编号存在
System.out.println("准备插入的编号:" + heroNode.no + "已经被占用");
} else {
//插入到链表中
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
//显示链表
public void list() {
//先判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//因为头节点不能动 因此需要一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断链表是否到最后
if (temp == null) {
break;
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
//将 temp 后移
temp = temp.next;
}
}
}
/**
* 定义 HeroNode 每个 HeroNode 是一个节点
*/
class HeroNode {
public int no;
public String name;
public String nickName;
//指向下一个节点
public HeroNode next;
//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 + '\'' +
'}';
}
}
测试
准备插入的编号:1已经被占用
准备插入的编号:3已经被占用
HeroNode{no=1, name='德玛西亚', nickName='大保健'}
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
HeroNode{no=4, name='蒸汽机器人', nickName='机器人'}
单链表节点的修改
package cn.icanci.datastructure.linkedlist;
import com.sun.org.apache.regexp.internal.RE;
import java.nio.channels.NonReadableChannelException;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.linkedlist
* @Date: Created in 2020/2/29 11:03
* @ClassAction: 单链表
*/
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//先创建节点
HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "德玛西亚", "大保健");
HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "德玛西亚皇子", "皇子");
HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "无极剑圣", "剑圣");
HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "蒸汽机器人", "机器人");
HeroNode hero5 = new HeroNode(5, "QQ", "qq");
//创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入元素
//按照编号添加
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.list();
System.out.println("==============================================");
hero1.name = "啦啦啦";
hero1.nickName = "哒哒哒";
singleLinkedList.update(hero1);
singleLinkedList.update(hero5);
//打印链表
singleLinkedList.list();
}
}
/**
* 定义 LinkedList 来管理英雄
*/
class SingleLinkedList {
//先初始化一个头节点 头节点不要动
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
//添加节点到链表
//思路 当不考虑编号的顺序的时候
//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,将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环的时候,temp就指向链表的最后
//将最后这个节点的next指向新的节点
temp.next = heroNode;
}
//添加节点到链表
//思路 当考虑编号的顺序的时候
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
//因为头节点不能动 所以需要一个辅助指针
//因为是单链表 因此需要找的temp.是位于添加位置前面的一个节点 否则插入不了
HeroNode temp = head;
//flag标识添加的编号是否存在 默认为 false
boolean flag = false;
while (true) {
//说明已经再链表最后了
if (temp.next == null) {
break;
}
//位置找到再 temp 的后面插入
if (temp.next.no > heroNode.no) {
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
//说明编号已经存在
flag = true;
break;
}
//后移
temp = temp.next;
}
//判断 flag 的值
if (flag == true) {
//不能添加 说明编号存在
System.out.println("准备插入的编号:" + heroNode.no + "已经被占用");
} else {
//插入到链表中
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
//修改节点的信息,根据 no 编号来修改 也就是说 no 是唯一的不可修改的
//1.根据 newHeroNode的编号来修改
public void update(HeroNode heroNode) {
//判断链表是否为空
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;
while (true) {
if (temp == null) {
//已经遍历完毕
break;
}
if (temp.no == heroNode.no) {
//找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//根据flag判断
if (flag) {
temp.name = heroNode.name;
temp.nickName = heroNode.nickName;
} else {
System.out.println("没有找到编号为:" + heroNode.no + " 的信息");
}
}
//显示链表
public void list() {
//先判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//因为头节点不能动 因此需要一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断链表是否到最后
if (temp == null) {
break;
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
//将 temp 后移
temp = temp.next;
}
}
}
/**
* 定义 HeroNode 每个 HeroNode 是一个节点
*/
class HeroNode {
public int no;
public String name;
public String nickName;
//指向下一个节点
public HeroNode next;
//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 + '\'' +
'}';
}
}
打印测试
HeroNode{no=1, name='德玛西亚', nickName='大保健'}
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
HeroNode{no=4, name='蒸汽机器人', nickName='机器人'}
==============================================
没有找到编号为:5 的信息
HeroNode{no=1, name='啦啦啦', nickName='哒哒哒'}
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
HeroNode{no=4, name='蒸汽机器人', nickName='机器人'}
删除节点
从单链表中删除一个节点的思路
- 先找到 需要删除的这个节点的前一个节点 temp
- temp.next = temp.next.next
- 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
代码实现
package cn.icanci.datastructure.linkedlist;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.linkedlist
* @Date: Created in 2020/2/29 11:03
* @ClassAction: 单链表
*/
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//先创建节点
HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "德玛西亚", "大保健");
HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "德玛西亚皇子", "皇子");
HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "无极剑圣", "剑圣");
HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "蒸汽机器人", "机器人");
HeroNode hero5 = new HeroNode(5, "QQ", "qq");
//创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入元素
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
// singleLinkedList.add(hero4);
//按照编号添加
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.list();
System.out.println("==============================================");
hero1.name = "啦啦啦";
hero1.nickName = "哒哒哒";
singleLinkedList.update(hero1);
singleLinkedList.update(hero5);
singleLinkedList.delete(1);
singleLinkedList.delete(4);
//打印链表
singleLinkedList.list();
}
}
/**
* 定义 LinkedList 来管理英雄
*/
class SingleLinkedList {
//先初始化一个头节点 头节点不要动
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
//添加节点到链表
//思路 当不考虑编号的顺序的时候
//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,将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环的时候,temp就指向链表的最后
//将最后这个节点的next指向新的节点
temp.next = heroNode;
}
//添加节点到链表
//思路 当考虑编号的顺序的时候
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
//因为头节点不能动 所以需要一个辅助指针
//因为是单链表 因此需要找的temp.是位于添加位置前面的一个节点 否则插入不了
HeroNode temp = head;
//flag标识添加的编号是否存在 默认为 false
boolean flag = false;
while (true) {
//说明已经再链表最后了
if (temp.next == null) {
break;
}
//位置找到再 temp 的后面插入
if (temp.next.no > heroNode.no) {
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
//说明编号已经存在
flag = true;
break;
}
//后移
temp = temp.next;
}
//判断 flag 的值
if (flag == true) {
//不能添加 说明编号存在
System.out.println("准备插入的编号:" + heroNode.no + "已经被占用");
} else {
//插入到链表中
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
//修改节点的信息,根据 no 编号来修改 也就是说 no 是唯一的不可修改的
//1.根据 newHeroNode的编号来修改
public void update(HeroNode heroNode) {
//判断链表是否为空
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;
while (true) {
if (temp == null) {
//已经遍历完毕
break;
}
if (temp.no == heroNode.no) {
//找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//根据flag判断
if (flag) {
temp.name = heroNode.name;
temp.nickName = heroNode.nickName;
} else {
System.out.println("没有找到编号为:" + heroNode.no + " 的信息");
}
}
//删除节点
//1.head 节点不能动
//2.需要使用一个temp辅助节点
public void delete(int no) {
HeroNode temp = head;
boolean flag = false;
while (true) {
if (temp.next == null) {
//已经打到结点的最后
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) {
//找到
temp.next = temp.next.next;
} else {
System.out.println("需要删除的节点:" + no + " 不存在");
}
}
//显示链表
public void list() {
//先判断链表是否为空
if (head.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//因为头节点不能动 因此需要一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断链表是否到最后
if (temp == null) {
break;
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
//将 temp 后移
temp = temp.next;
}
}
}
/**
* 定义 HeroNode 每个 HeroNode 是一个节点
*/
class HeroNode {
public int no;
public String name;
public String nickName;
//指向下一个节点
public HeroNode next;
//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 + '\'' +
'}';
}
}
测试结果
HeroNode{no=1, name='德玛西亚', nickName='大保健'}
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
HeroNode{no=4, name='蒸汽机器人', nickName='机器人'}
==============================================
没有找到编号为:5 的信息
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
常见的面试题
1.求单链表中有效节点的个数
2.查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
3.单链表的反转【腾讯面试题,有点难度】
4.从尾到头打印单链表 【百度,要求方式1:反向遍历 。 方式2:Stack栈】
5.合并两个有序的单链表,合并之后的链表依然有序【课后练习.】
1.求单链表中有效节点的个数
/**
* 获取单链表的节点的个数 如果是带头节点的 需要去掉
* @param heroNode 头节点
* @return 返回链表的长度
*/
public static int getLength(HeroNode heroNode) {
if (heroNode.next == null) {
//说明是空链表 没有统计头节点
return 0;
} else {
int length = 0;
//定义一个辅助变量
HeroNode node = heroNode.next;
while (node != null) {
length++;
node = node.next;
}
return length ;
}
}
2.查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
/**
* 2.查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
* 思路 编写方法接收 head节点,和一个index
* index是倒数第index节点
* 将链表遍历 得到整个长度 size
* 得到 size之后,从链表第一个开始遍历 (size - index)
*
* @param heroNode 头节点
* @param index 需要查询的倒数第 index 个
* @return 返回查找到的 节点
*/
public static HeroNode getLastIndexHeroNode(HeroNode heroNode, int index) {
//如果链表为空
if (heroNode.next == null) {
return null;
}
//第一步 链表长度
int size = getLength(heroNode);
//第二次遍历 size - index 的位置
//先进行判断
if (index <= 0 || index > size) {
return null;
} else {
//定义辅助遍历
HeroNode temp = heroNode.next;
for (int i = 0; i < size - index; i++) {
temp = temp.next;
}
return temp;
}
}
3.单链表的反转【腾讯面试题,有点难度】
思路:
- 先定义一个节点 reverseHead = new HeroNode();
- 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.
原来的链表的head.next = reverseHead.next
代码实现
/**
* 反转链表
*
* @param heroNode 需要反转的链表的头节点
*/
public static void reverseList(HeroNode heroNode) {
//先判断链表是否为空
if (heroNode.next == null || heroNode.next.next == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
//定义一个辅助指针
HeroNode temp = heroNode.next;
//指向 当前节点的下一个节点
HeroNode next = null;
HeroNode reverseHead = new HeroNode(0,"","");
//遍历原来的链表 并 取出放在新的链表的最前端
while (temp != null){
//先保存当前节点的下一个节点 因为后面需要
next = temp.next;
//将temp的下一个指向新的链表的对前端
temp.next = reverseHead.next;
reverseHead.next = temp;
temp = next;
}
heroNode.next = reverseHead.next;
}
测试
HeroNode{no=1, name='德玛西亚', nickName='大保健'}
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
HeroNode{no=4, name='蒸汽机器人', nickName='机器人'}
===============================================
HeroNode{no=4, name='蒸汽机器人', nickName='机器人'}
HeroNode{no=3, name='无极剑圣', nickName='剑圣'}
HeroNode{no=2, name='德玛西亚皇子', nickName='皇子'}
HeroNode{no=1, name='啦啦啦', nickName='哒哒哒'}
4.从尾到头打印单链表 【百度,要求方式1:反向遍历 。 方式2:Stack栈】
思路
- 上面的题的要求就是逆序打印单链表.
- 方式1: 先将单链表进行反转操作,然后再遍历即可,这样的做的问题是会破坏原来的单链表的结构,不建议
方式2:可以利用栈这个数据结构,将各个节点压入到栈中,然后利用栈的先进后出的特点,就实现了逆序打印的效果.举例演示栈的使用 Stack
//反向打印
public static void printList(HeroNode heroNode) {
if (heroNode.next == null) {
//空 不打印
return;
}
//创建一个栈
Stack stack = new Stack<>();
HeroNode temp = heroNode.next;
while (temp != null) {
stack.push(temp);
temp = temp.next;
}
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop());
}
}