数据结构和算法学习笔记之 03.单向双向链表和环形链表构建
5.单向链表
把一个节点Node当做是一个对象，改对象里面包含了数据和指向下一个节点的引用指针
5.1 链表的添加和遍历
5.1.1 思路分析
- 添加
- 创建一个head头节点表示链表的头节点，里面的存放数据的data = null
- 每添加一个元素就直接添加到链表的最后(尾插法)
- 遍历
- 通过辅助变量来遍历整个链表节点
List、LinkedHashMap、LinkedHashSet、TreeMap、TreeSet是有序的，List、LinkedHashMap、LinkedHashSet、LinkedHashSet在遍历时会保持添加的顺序，TreeMap、TreeSet在遍历时会以自然顺序（Comparable接口的compareTo）输出
5.1.2 代码实现
package com.tomdd.model;
/**
* 英雄结点对象
* 可以把该节点对象定义为单向链表的内部类
*
* @author zx
* @date 2022年11月12日 10:07
*/
public class SingleHeroNode {
/**
* 英雄编号
*/
public Integer no;
/**
* 英雄mc
*/
public String name;
/**
* 昵称
*/
public String nickName;
/**
* 指向下一个英雄结点
*/
public SingleHeroNode next;
public SingleHeroNode(Integer 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 + '\'' +
'}';
}
}
package com.tomdd.linkedlist;
import com.tomdd.model.SingleHeroNode;
/**
* 英雄单向链表
*
* @author zx
* @date 2022年12月21日 10:32
*/
public class HeroSingleLinkedList {
/**
* 初始化一个头结点(头结点不能动)
*/
private SingleHeroNode head = new SingleHeroNode(0, null, null);
/**
* 添加结点数据到单向链表
*/
public void add(SingleHeroNode singleHeroNode) { //尾插发
//思路:找到结点最后一个结点数据，然后把新增的数据放到结点末尾即可 [不考虑编号顺序]
//找到末尾结点;然后末尾结点的next域指向新增结点
//1.定义临时结点
SingleHeroNode temp = head;
//2.遍历链表找到最后
while (true) {
if (temp.next == null) {
break;
}
//temp 往后移
temp = temp.next;
}
temp.next = singleHeroNode;
}
/**
* 遍历链表
* 需要辅助遍历.head结点不能动的。
*/
public void list() {
//1.链表是否为空
if (head.next == null) {
return;
}
SingleHeroNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
return;
}
System.out.println(temp);
temp = temp.next;
}
}
}
5.2 按照英雄编号进行顺序添加
5.2.1 思路分析
- 这里添加的位置是他真正添加的位置的前一个节点，找到这个这个节点后可以直接使用
temp.next = newNode; newNode.next = temp.next
5.2.2 代码实现
/**
* 按照编号顺序添加
* 添加的时候根据no进行排名，也就是插入后根据no排序
* 根据排名添加英雄，如果已经存在排名给出提示
*
* 思路分析:
* 1.首先找到新添加的位置,是通过辅助指针 temp,也就是temp.next.no > newNode.no
*
* 2.newNode.next = temp.next
*
* 3.temp.next = newNode
*/
public void addByOrder(SingleHeroNode singleHeroNode) throws Exception {
//头结点不能动，通过temp 辅助指针来帮助找到添加的位置。
//temp.next.no > newNode.no 也就是temp的下一个节点
// 位于添加位置的前一个节点。
SingleHeroNode temp = head;
//标识符，表示添加的编号是否存在，默认为false;
Boolean flag = false;
while (true) {
if (temp.next == null) {
//说明temp在链表的最后，添加的结点在链表最后
break;
}
if (temp.next.no > singleHeroNode.no) {
//位置找到。就在 temp ~ temp.next中间添加新节点
break;
}
if (temp.next.no == singleHeroNode.no) {
//说明添加的节点已经存在，不能添加
flag = true;
}
//指针后移动
temp = temp.next;
}
if (flag) {
throw new IllegalAccessException("英雄编号:" + singleHeroNode.no + "已经存在");
}
singleHeroNode.next = temp.next;
temp.next = singleHeroNode;
}
5.3 链表的修改和删除
5.3.1 思路分析
- 修改
- 通过遍历找到需要修改的节点
- 找到该节点后直接修改节点里面的数据内容
- 删除
- 找到该需要删除节点的前面一个节点 ,比如:temp
- 改指针引用:
temp.next = temp.next.next即可
5.3.2 代码实现
/**
* 修改结点
* 修改名称和昵称
*
* @return 返回修改的结点
*/
public void updateNodeByNo(SingleHeroNode singleHeroNode) throws Exception {
//根据heroNode的no进行修改
if (head.next == null) {
throw new IllegalAccessException("节点链表为空");
}
SingleHeroNode temp = head.next;
//表示是否找到该结点
Boolean flag = false;
while (true) {
if (temp == null) {
// 表示链表已经结束，没有找到要修改的结点信息
break;
}
if (temp.no == singleHeroNode.no) {
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//根据flag是否找到要修改的结点
if (flag) {
temp.name = singleHeroNode.name;
temp.nickName = singleHeroNode.nickName;
}
if (!flag) {
throw new IllegalAccessException("没有找到编号:" + singleHeroNode.no + "节点信息");
}
}
/**
* 删除结点
* 找到要删除节点的上一个结点
*
* 思路分析:
* 1.先找到需要删除这个节点的前一个节点。【采用临时指针】
*
* 2.temp.next = temp.next.next
* 3.被删除的节点将不会有其他引用指向，将会被GC进行回收
*/
public void delNode(SingleHeroNode singleHeroNode) throws Exception {
//head 节点不能动，需要辅助指针temp；然后找到待删除的前一个节点。
// 比较的时候使用: temp.next.no = delNode.no 进行比较
SingleHeroNode temp = head;
//是否找到待删除节点的前一个节点
Boolean flag = false;
for (; ; ) {
if (temp.next == null) {
//已经到链表最后
break;
}
if (temp.next.no == singleHeroNode.no) {
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag) {
temp.next = temp.next.next;
}
if (!flag) {
throw new IllegalAccessException("节点编号:" + singleHeroNode.no + "不存在");
}
}
5.4 完整的代码
package com.tomdd.linkedlist;
import com.tomdd.model.SingleHeroNode;
import java.util.Stack;
/**
* 单向链表
*
* 往结点末尾添加，不考虑排序
*
* @author zx
* @date 2022年11月12日 10:00
*/
@SuppressWarnings("all")
public class SingleLinkedList {
/**
* 初始化一个头结点(头结点不能动)
*/
private SingleHeroNode head = new SingleHeroNode(0, null, null);
/**
* 添加结点数据到单向链表
*/
public void add(SingleHeroNode singleHeroNode) { //尾插发
//思路:找到结点最后一个结点数据，然后把新增的数据放到结点末尾即可 [不考虑编号顺序]
//找到末尾结点;然后末尾结点的next域指向新增结点
//1.定义临时结点
SingleHeroNode temp = head;
//2.遍历链表找到最后
while (true) {
if (temp.next == null) {
break;
}
//temp 往后移
temp = temp.next;
}
temp.next = singleHeroNode;
}
/**
* 按照编号顺序添加
* 添加的时候根据no进行排名，也就是插入后根据no排序
* 根据排名添加英雄，如果已经存在排名给出提示
*
* 思路分析:
* 1.首先找到新添加的位置,是通过辅助指针 temp,也就是temp.next.no > newNode.no
*
* 2.newNode.next = temp.next
*
* 3.temp.next = newNode
*/
public void addByOrder(SingleHeroNode singleHeroNode) throws Exception {
//头结点不能动，通过temp 辅助指针来帮助找到添加的位置。
//temp.next.no > newNode.no 也就是temp的下一个节点
// 位于添加位置的前一个节点。
SingleHeroNode temp = head;
//标识符，表示添加的编号是否存在，默认为false;
Boolean flag = false;
while (true) {
if (temp.next == null) {
//说明temp在链表的最后，添加的结点在链表最后
break;
}
if (temp.next.no > singleHeroNode.no) {
//位置找到。就在 temp ~ temp.next中间添加新节点
break;
}
if (temp.next.no == singleHeroNode.no) {
//说明添加的节点已经存在，不能添加
flag = true;
}
//指针后移动
temp = temp.next;
}
if (flag) {
throw new IllegalAccessException("英雄编号:" + singleHeroNode.no + "已经存在");
}
singleHeroNode.next = temp.next;
temp.next = singleHeroNode;
}
/**
* 删除结点
* 找到要删除节点的上一个结点
*
* 思路分析:
* 1.先找到需要删除这个节点的前一个节点。【采用临时指针】
*
* 2.temp.next = temp.next.next
* 3.被删除的节点将不会有其他引用指向，将会被GC进行回收
*/
public void delNode(SingleHeroNode singleHeroNode) throws Exception {
//head 节点不能动，需要辅助指针temp；然后找到待删除的前一个节点。
// 比较的时候使用: temp.next.no = delNode.no 进行比较
SingleHeroNode temp = head;
//是否找到待删除节点的前一个节点
Boolean flag = false;
for (; ; ) {
if (temp.next == null) {
//已经到链表最后
break;
}
if (temp.next.no == singleHeroNode.no) {
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag) {
temp.next = temp.next.next;
}
if (!flag) {
throw new IllegalAccessException("节点编号:" + singleHeroNode.no + "不存在");
}
}
/**
* 修改结点
* 修改名称和昵称
*
* @return 返回修改的结点
*/
public void updateNodeByNo(SingleHeroNode singleHeroNode) throws Exception {
//根据heroNode的no进行修改
if (head.next == null) {
throw new IllegalAccessException("节点链表为空");
}
SingleHeroNode temp = head.next;
//表示是否找到该结点
Boolean flag = false;
while (true) {
if (temp == null) {
// 表示链表已经结束，没有找到要修改的结点信息
break;
}
if (temp.no == singleHeroNode.no) {
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//根据flag是否找到要修改的结点
if (flag) {
temp.name = singleHeroNode.name;
temp.nickName = singleHeroNode.nickName;
}
if (!flag) {
throw new IllegalAccessException("没有找到编号:" + singleHeroNode.no + "节点信息");
}
}
/**
* 遍历链表
* 需要辅助遍历.head结点不能动的。
*/
public void list() {
//1.链表是否为空
if (head.next == null) {
return;
}
SingleHeroNode temp = head.next;
while (true) {
if (temp == null) {
return;
}
System.out.println(temp);
temp = temp.next;
}
}
/**
* 链表个数
* 获取单向链表有效个数，不统计头节点
*/
public synchronized int size() {
//链表为空
if (head.next == null) {
return 0;
}
int size = 0;
SingleHeroNode currentNode = head.next;
while (currentNode != null) {
size++;
currentNode = currentNode.next;
}
return size;
}
/**
* 查找单链表中倒数第K个结点
* 思路:
* 1. 编写一个方法，接收index,表示倒数第index节点
*
* 2.遍历链表得到这个链表的总个数
*
* 3. 得到size个数后，我们从链表的第一个开始遍历(size-index)就可以得到
*/
public SingleHeroNode getLastIndexNode(int index) {
int size = size();
//链表为空返回空
if (size == 0) {
return null;
}
//第二次遍历（size-index)就是倒数index的节点
if (index <= 0 || index > size) {
return null;
}
SingleHeroNode temp = head.next;
for (int i = 0; i < (size - index); i++) {
temp = temp.next;
}
return temp;
}
/**
* 反转链表
*/
public void reverse() {
//空链表或者只有一个节点不用反转
if (head.next == null || head.next.next == null) {
return;
}
//当前节点
SingleHeroNode curr = head.next;
//记录当前节点的下一个节点。
SingleHeroNode currNext = null;
SingleHeroNode reverseHead = new SingleHeroNode(0, null, null);
//遍历原来的链表 ,并放到反转的链表头，并且放到新的节点的前面。
while (curr != null) { //头插法
//先暂时保持当前节点的下一个节点，便于节点往下遍历
currNext = curr.next;
//当前节点下一个节点指向反转节点的下一个节点[进行构建新的反转链表]
curr.next = reverseHead.next;
//将curr连接到新的链表上
reverseHead.next = curr;
curr = currNext;
}
head.next = reverseHead.next;
}
public void reversePrintByStack(){
if(head.next == null){
//空链表不打印
return;
}
//将节点压入栈中
Stack<SingleHeroNode> singleHeroNodeStack = new Stack<>();
SingleHeroNode temp = head.next;
while(temp !=null){
singleHeroNodeStack.push(temp);
temp = temp.next;
}
while(singleHeroNodeStack.size()>0){
System.out.println(singleHeroNodeStack.pop());
}
}
}
6.双向链表
package com.tomdd.model;
/**
* 双向节点英雄结点对象
*
* 可以定义为内部类
*
* @author zx
* @date 2022年11月13日 18:59
*/
public class DoubleHeroNode {
/**
* 英雄编号
*/
public Integer no;
/**
* 英雄mc
*/
public String name;
/**
* 昵称
*/
public String nickName;
/**
* 指向下一个英雄结点
*/
public DoubleHeroNode next;
/**
* 指向上一个节点
*/
public DoubleHeroNode pre;
public DoubleHeroNode(Integer 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 + '\'' +
'}';
}
}
package com.tomdd.linkedlist;
import com.tomdd.model.DoubleHeroNode;
/**
* 双向链表
*
* @author zx
* @date 2022年11月13日 18:58
*/
public class DoubleLinkedList {
/*
双向链表的CRUD思路分析:
1.遍历的方式和单链表的方式一样，只是可以向前、向后查找
2.添加:
默认添加到链表最后
1.辅助节点找到链表末尾，next 指向为空就是链表的末尾
2.temp.next = newHeroNode 末尾结点下一个节点指向新增的节点
3.newHeroNode.pre = temp; 维护新增结点的上一个结点
3.修改: 修改的思路和单向链表的修改思路是一样。
4.删除: 双向链表中有上一个和下一个节点的引用，可以实现自我删除,找到要删除节点。
temp.pre.next = temp.next
temp.next.pre = temp.pre
*/
/**
* 头结点
*/
private final DoubleHeroNode head = new DoubleHeroNode(0, null, null);
public void add(DoubleHeroNode newHeroNode) {
if (head.next == null) {
head.next = newHeroNode;
newHeroNode.pre = head;
return;
}
DoubleHeroNode temp = head.next;
//2.遍历链表找到最后
while (temp !=null) {
//temp 往后移
temp = temp.next;
}
temp.next = newHeroNode;
newHeroNode.pre = temp;
}
public void list() {
if (head.next == null) {
return;
}
DoubleHeroNode temp = head.next;
while (temp != null) {
System.out.println(temp);
temp = temp.next;
}
}
}
7.使用for循环遍历链表另一种形式
package com.mayikt.linkedlist;
/**
* 单向链表
*
* @author zx
* @date 2022年01月28日 16:10
*/
public class SingleLinkedList<T> {
/**
* 头结点
*/
transient Node<T> firstNode;
/**
* 链表结点个数
*/
int size = 0;
/**
* 把元素添加到链表的头结点
*
* @param t 添加的元素
* @return true表示添加成功
*/
public boolean add(T t) {
addNodeToHead(t);
return true;
}
private void addNodeToHead(T t) {
Node<T> tempNode = firstNode;
firstNode = new Node<>(t, tempNode);
size++;
}
public void showInfo() {
Node<T> temp = firstNode;
while (true) {
System.out.println(temp.item);
if (temp.nextEntry == null) {
//链表遍历到最后了
break;
}
temp = temp.nextEntry;
}
}
/**
* 使用for循环遍历单向链表的写法
*/
public void foreEach() {
for (Node<T> temp = firstNode; temp != null; temp = temp.nextEntry) {
System.out.println(temp.item);
}
}
static class Node<T> {
T item;
Node<T> nextEntry;
public Node(T item, Node<T> nextEntry) {
this.item = item;
this.nextEntry = nextEntry;
}
}
public static void main(String[] args) {
SingleLinkedList<String> singleLinkedList = new SingleLinkedList<>();
singleLinkedList.add("I");
singleLinkedList.add("LOVE");
singleLinkedList.add("YOU");
singleLinkedList.showInfo();
System.out.println("--------------使用for循环遍历链表:------------------");
singleLinkedList.foreEach();
}
}
8.环形链表
8.1 思路分析
8.2 代码实现
package com.mayikt.circle_linked;
/**
* 环形链表
*
* @author zx
* @date 2022年07月12日 8:18
*/
public class CircleLinked {
/**
* 环形链表的第一个节点
*/
private Body first = new Body(-1);
/**
* 构建环形链表
*
* @param num 环形链表的节点数
*/
public void buildCircleLinked(int num) {
if (num < 1) {
throw new RuntimeException("节点数应该大于1");
}
//当前节点(辅助节点）
Body currentBody = null;
for (int i = 1; i <= num; i++) {
Body body = new Body(i);
if (i == 1) {
first = body;
//第一个节点进行自关联
first.setNext(first);
//辅助遍历 复制为第一个节点
currentBody = first;
continue;
}
//添加第二个节点的时候
currentBody.setNext(body);
body.setNext(first);
//移动当前节点为新增的节点
currentBody = body;
}
}
/**
* 打印环形链表
*/
public void printCircleLinked() {
if (first.getNo() == -1) {
throw new RuntimeException("环形链表为空");
}
Body currentBody = first;
while (true) {
System.out.println(currentBody.getNo());
currentBody = currentBody.getNext();
if (currentBody.getNext() == first) {
System.out.println(currentBody.getNo());
break;
}
}
}
/**
* 环形链表节点
*/
static class Body {
private Integer no;
private Body next;
public Body(Integer no) {
this.no = no;
}
public Integer getNo() {
return no;
}
public void setNo(Integer no) {
this.no = no;
}
public Body getNext() {
return next;
}
public void setNext(Body next) {
this.next = next;
}
}
}