尚硅谷数据结构笔记-单链表

笔记内容包括对单链表的创建、显示、增删改查、顺序排序、获取单链表中有效节点的个数、查找单链表中倒数第K个节点、反转单链表、从尾到头打印单链表以及合并两个升序链表并保持有序

package linkedlist;

import java.util.Stack;

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(3, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(5, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(7, "林冲", "豹子头");

        //第二个链表(用于合并)
        HeroNode hero5 = new HeroNode(2, "史进", "九纹龙");
        HeroNode hero6 = new HeroNode(4, "鲁智深", "花和尚");
        HeroNode hero8 = new HeroNode(5, "公孙胜", "入云龙");
        HeroNode hero7 = new HeroNode(6, "李逵", "黑旋风");

        //创建链表加入人物
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//        singleLinkedList.add(hero1);
//        singleLinkedList.add(hero4);
//        singleLinkedList.add(hero2);
//        singleLinkedList.add(hero3);
//        singleLinkedList.list();
        //按照编号的顺序加入
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.list();

        SingleLinkedList singleLinkedList2 = new SingleLinkedList();
        singleLinkedList2.addByOrder(hero5);
        singleLinkedList2.addByOrder(hero6);
        singleLinkedList2.addByOrder(hero7);
        singleLinkedList2.addByOrder(hero8);
        System.out.println("显示第二个链表");
        singleLinkedList2.list();

        SingleLinkedList singleLinkedList3 = mergeList(singleLinkedList,singleLinkedList2);
        System.out.println("显示合并后的链表");
        singleLinkedList3.list();

        //修改节点信息
//        HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "小尾巴");
//        singleLinkedList.update(newHeroNode);
//        singleLinkedList.list();
        //删除节点
//        singleLinkedList.delete(1);
//        singleLinkedList.list();
        //测试单链表中有效节点的个数
//        System.out.println(getLength(singleLinkedList.getHead()));
        //测试是否得到了倒数第K个节点
//        HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),1);
//        System.out.println("res=" + res);
        //测试单链表反转
//        System.out.println("原来链表的情况");
//        singleLinkedList.list();
//        System.out.println("反转单链表");
//        reversal(singleLinkedList.getHead());
//        singleLinkedList.list();
        //测试逆序打印单链表
//        reversePrint(singleLinkedList.getHead());

    }
    //获取单链表中有效节点的个数(如果是带头节点的链表,需要不统计头节点)
    /**
     * head 是链表的头节点  return返回的是有效节点的个数
     */
    public static int getLength(HeroNode head) {
        if(head.next == null) { //空链表
            return 0;
        }
        int length = 0;
        //定义一个辅助变量
        HeroNode cur = head.next;
        while(cur != null) {
            length++;
            cur = cur.next;
        }
        return length;
    }
    //查找单链表中的倒数第K个节点【新浪面试题】
    public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
        //index 表示是倒数第index个节点
        if(head.next == null) { //空链表
            return null;
        }
        //第一次遍历得到有效节点的个数
        int size = getLength(head);
        //第二次遍历 size-index 就是我们倒数的第K个节点
        if(index <= 0 || index > size) {
            return null;
        }
        //定义一个辅助变量
        HeroNode fuzhu = head.next;
        for(int i = 0; i < size - index; i++) {
            fuzhu = fuzhu.next;
        }
        return fuzhu;
    }
    /**单链表的反转----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
     先定义一个节点reverseHead = new HeroNode();
     原来的链表的head.next = reverseHead.next
    */
    public static void reversal(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;
        }
        //定义一个辅助变量,帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode cur = head.next;
        HeroNode temp = null; //指向当前节点[cur]的下一个节点
        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链表 reverseHead 的最前端
        while(cur != null) {
            temp = cur.next; //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链表的最前端
            reverseHead.next = cur;
            cur = temp; //让cur后移
        }
        head.next = reverseHead.next;
    }
    //从尾到头打印单链表
    //1.先将单链表反转再遍历打印(这样做破坏了原来单链表的结构)
    //2.可以利用栈这个数据结构,将各个节点压入到栈中,然后利用栈先进后出的特点实现逆序打印
    public static void reversePrint(HeroNode head) {
        if(head.next == null) {
            return; //空链表不能打印
        }
        //创建一个栈,将各个节点压入栈
        Stack stack = new Stack ();
        HeroNode cur = head.next;
        //将链表的所有节点压入栈中
        while(cur != null) {
            stack.push(cur);
            cur = cur.next; //cur后移,压入下一个节点
        }
        //将栈中的节点进行打印
        while(stack.size() > 0) {
            System.out.println(stack.pop()); //逆序弹出
        }
    }
    //合并两个有序的单链表,要求合并之后的链表依然有序(创建一个新链表,遍历两个链表依次加入到新链表中)
    public static SingleLinkedList mergeList(SingleLinkedList singleLinkedList, SingleLinkedList singleLinkedList2) {
        HeroNode head1 = singleLinkedList.getHead();
        HeroNode head2 = singleLinkedList2.getHead();
        //创建一个新的链表
        SingleLinkedList singleLinkedList3 = new SingleLinkedList();
        HeroNode newHead = singleLinkedList3.getHead();
        //如果两个链表均为空,则无需合并,直接返回
        if(head1.next == null && head2.next == null) {
            return null;
        }
        //如果其中一个为空,直接返回另一个链表
        if(head1.next == null) {
            newHead.next = head2.next;
            return singleLinkedList3;
        }
        if(head2.next == null) {
            newHead.next = head1.next;
            return singleLinkedList3;
        }
        //都不为空
        HeroNode cur1 = head1.next; //定义一个辅助变量指向第一个链表
        HeroNode cur2 = head2.next; //定义一个辅助变流指向第二个链表
        HeroNode next; //保存当前节点的下一个节点
        //先添加其中一个链表到mergeList,当while结束循环时另一个会有剩余
        while(cur1 != null && cur2 != null) {
            if (cur1.no < cur2.no) {
                //添加cur1节点信息
                next = cur1.next; //保存next
                cur1.next = null; //断开后面的节点
                singleLinkedList3.add(cur1); //在新的链表的最后添加当前节点,因为singleLinkedList1和singleLinkedList2都是有序的
                cur1 = next; //cur1后移
            } else if (cur1.no > cur2.no) {
                next = cur2.next;
                cur2.next = null;
                singleLinkedList3.add(cur2);
                cur2 = next;
            } else {               //若两个链表编号相同,则依次加入到新链表
                next = cur1.next;
                cur1.next = null;
                singleLinkedList3.add(cur1);
                cur1 = next;
                next = cur2.next;  //将第二个链表中编号相同的数据加入到新链表的后面
                cur2.next = null;
                singleLinkedList3.add(cur2);
                cur2 = next;
            }
        }
        //处理添加剩余的链表
        if(cur1 != null && cur2 == null) {
            while(cur1 != null) {
                //添加cur1节点
                next = cur1.next; //保存next
                cur1.next = null; //断开后面的节点
                singleLinkedList3.add(cur1); //在新的链表的最后添加当前节点,因为singleLinkedList1和singleLinkedList2都是有序的
                cur1 = next; //cur1后移
            }
        } else if(cur1 == null && cur2 != null) {
            next = cur2.next;
            cur2.next = null;
            singleLinkedList3.add(cur2);
            cur2 = next;
        }
        return singleLinkedList3;
    }

}

//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,"","");

    //返回头节点
    public HeroNode getHead() {
        return head;
    }
    //添加节点到单链表
    //当不考虑编号顺序时 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) {
        //因为head节点不能动,因此我们需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp = head;
        //遍历链表,找到最后一个节点
        while(true) {
            if(temp.next == null) { //next是HeroNode类型的变量存储着下一个
                break;              //HeroNode对象空间的no,name,nickname等属性
            }
            //如果没有找到最后,则将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        //当退出while循环时,temp就指向了链表的最后
        //将最后这个节点的 next 指向新的节点
        temp.next = heroNode; //将next指向下一个HeroNode节点
    }

    //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变量来帮助找到添加的位置
        //在单链表中,temp找到的位置是在添加位置的前一个节点,否则添加不进去
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false; // flag表示添加的编号是否存在
        while(true) {
            if(temp.next == null) { //空链表
                break;
            }
            if(temp.next.no > heroNode.no) { //找到位置
                break;
            } else if(temp.next.no == heroNode.no) { //编号已存在
                flag = true; //说明编号存在
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //判断flag的值
        if(flag) { //不能添加,说明编号存在
            System.out.println("准备插入的英雄编号" + heroNode.no + "已存在,不能加入");
        } else {
            //插入到链表中,temp的后面
            heroNode.next = temp.next;
            temp.next = heroNode;
        }
    }

    //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) {
        if(head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //链表不为空,根据no编号找到修改的节点
        HeroNode temp = head.next; //定义一个辅助变量
        boolean flag = false; //表示是否找到该节点
        while(true) {
            if(temp == null) {
                break; //遍历完没找到
            }
            if(temp.no == newHeroNode.no) { //找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //根据flag判断是否找到了要修改的节点
        if(flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else {
            System.out.println("没有找到编号" + newHeroNode.no + " 不能修改");
        }
    }

    //删除节点信息
    public void delete(int no) {
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;
        while(true) {
            if(temp.next == null) {
                break;
            }
            if(temp.next.no == no) { //找到待删除节点的前一个节点
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if(flag) {
            temp.next = temp.next.next;
        } else {
            System.out.println("没有找到节点" + temp.next.no + "不能删除");
        }
    }

    //显示链表【遍历】
    public void list() {
        //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,因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode temp = head.next;
        while(true) {
            //判断是否到链表最后
            if(temp == null) {
                break;
            }
            //输出节点信息
            System.out.println(temp);
            //将temp后移
            temp = temp.next;
        }
    }
}

//定义HeroNode,每个HeroNode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
     每次链表中新增一个HeroNode对象就会生成一个对应的next初始值为null(等待赋值)
     next把当前节点和下一个节点连接起来  */
    //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 + "'" + '}';
    }
}