【单链表】数据结构，详解单链表，java实现代码

前言：
大家好，我是良辰丫，今天我和大家一起了解一下数据结构中的链表，链表，顾名思义是用链子把一个个数据串连起了的，那么链表和顺序表又有什么不同呢？我们慢慢往下看。

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所属专栏：java数据结构
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单链表

1.1 单链表的结构

链表由一个个节点串起来，其中节点又包括数据域和指针域，节点如下图所示。

下图为一个简单的单链表图，可能画的不好，嘿嘿嘿，大家见谅哈。其中数据域存放数据，指针域存放下一节点的地址，通过地址就可以间接访问下一节点。

2.2 单链表的基本操作

接下来我们就来搞一下单链表的基本操作，让大家更加深刻的了解链表。一般而言，我们经常使用无头的链表，我们今天就拿无头的链表进行举例。注意我们说的头节点是傀儡节点，就是它不存储链表的数据，只是一个哨兵作用。

2.2.1 头插法

先实例化一个新节点。

新节点与单链表建立联系。

head指向新的头结点。

大家看了上面的单链表头插法是不是感觉没那么难呢？嘿嘿嘿，只要找到了规律，其实一切都不是那么难。现在呢，大家需要记住一个先绑定后面的思想，这样防止前面链条断了无法串连起来链表。

public void addFirst(int data){
        ListNode listNode = new ListNode(data);
        listNode.next = head;
        head = listNode;
    }

2.2.2 尾插法

• 同样也是先申请一个头结点，注意，数据结构是很严谨的，需要把很多情况都考虑到。
• 头结点为空，说明链表没有元素，插入元素的节点直接成为了头结点。
• 链表尾插法的空间复杂度为O(n)，需要去遍历找到尾巴，才可以进行插入，相比于顺序表，不用担心它的容量不足。

尾节点与新节点进行连接。

public void addLast(int data){
        ListNode listNode = new ListNode(data);
        if(head == null) {
            head = listNode;
            return;
        }
        ListNode cur = head;
        while (cur.next != null) {
            cur = cur.next;
        }
        cur.next = listNode;
    }

2.2.3 任意位置插入

• 插入的位置如果不合法，直接抛出异常（但是在牛客网等做题网站不能这样，会被当做错误处理）。
• 在首位置插入元素，直接调用头插法，在尾位置插入元素，直接调用尾插法。
• 如果是在中间进行插入，找到要插入的前一个位置，这里我们用cur进行遍历，先进行右边绑定，然后再连接左边。

public void addIndex(int index,int data)
            throws ListIndexOutOfException{
        checkIndex(index);
        if(index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        if(index == size()) {
            addLast(data);
            return;
        }
        ListNode cur = findIndexSubOne(index);
        ListNode listNode = new ListNode(data);
        listNode.next = cur.next;
        cur.next = listNode;
    }

private ListNode findIndexSubOne(int index) {
        ListNode cur = head;
        int count = 0;
        while (count != index-1) {
            cur = cur.next;
            count++;
        }
        return cur;
    }
    private void checkIndex(int index) throws ListIndexOutOfException{
        if(index < 0 || index > size()) {
            throw new ListIndexOutOfException("index位置不合法");
        }
    }

2.2.4 查找是否包含关键字key是否在单链表当中。

这个也是一个简单的遍历，找到关键字，返回true，否则就返回false。

public boolean contains(int key){
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

2.2.5 删除第一次出现关键字为key的节点

• 如果链表没有数据，直接return。
• 如果头结点的数据与关键字相同，头结点直接后移一位。
• 找到要删除节点的前驱节点，没有要删除的节点返回空。
• 直接cur.next = del.next，有的小伙伴可能会有疑问，一个指令就可以删除嘛。那么它原来的指向呢？就像给变量赋值，cur.next给它赋予了新的指向，del.next或许还指向地址为0x112的节点，但是在访问链表的时候已经访问不到del的节点，如果大家觉得不合适可以把del.next置为空。

 public void remove(int key){
        if(head == null) {
            return ;//一个节点都没有
        }
        if(head.val == key) {
            head = head.next;
            return;
        }
        ListNode cur = searchPrev(key);
        if(cur == null) {
            return;
        }
        ListNode del = cur.next;//要删除的节点
        cur.next = del.next;
    }
    //找到要删除的前驱节点
    private ListNode searchPrev(int key) {
        ListNode cur = head;
        while (cur.next != null) {
            if(cur.next.val == key) {
                return cur;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return null;//没有你要删除的节点
    }

2.2.6 删除所有值为key的节点。

• 删除所有值为key的节点，这里我们使用双指针思想。
• 头结点为空时直接退出，让prev指向头结点，cur指向head.next，然后进行遍历，找到关键字的时候就进行上面的删除操作，如果没有找到，指针后移，直到遍历完链表。

public void removeAllKey(int key){
        if(head == null) {
            return;
        }
        /*while(head.val == key) {
            head = head.next;
        }*/
        ListNode prev = head;
        ListNode cur = head.next;
        while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            }else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        if(head.val == key) {
            head = head.next;
        }
    }
   

2.2.7 得到单链表的长度

通过遍历记录单链表长度。

//得到单链表的长度 O(N)
    public int size(){
        int count = 0;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            count++;
            cur = cur.next;
        }
        return count;
    }

2.2.8 清空单链表

单链表是通过头结点进行遍历的，头结点置为空时就找不到后面的节点了。

 public void clear() {
        head = null;
    }

2.2.9 打印单链表

遍历打印单链表。

public void display() {
        //如果说 把整个链表 遍历完成 那么 就需要 head == null
        // 如果说 你遍历到链表的尾巴  head.next == null
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val+" ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

后序：
今天的单链表就讲到这里，希望大家有一定的收获，以路为马，不负韶华，朝着新的彼岸前行，加油。