java数据结构-链表详解
文章目录
- 1.数据结构-链表详解
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- 1.1单链表
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- 1.1.1单链表节点的尾部添加
- 1.1.2单链表节点的自动排序添加
- 1.1.3单链表节点的修改
- 1.1.4单链表节点的删除
- 1.2单链表面试题
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- 1.2.1单链表的有效节点个数
- 1.2.2单链表倒数第k个结点
- 1.2.3单链表反转
- 1.2.4单链表逆序打印
- 1.3双向链表
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- 1.3.1双向链表介绍
- 1.3.2双向链表增删改查
- 1.4单向环形链表
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- 1.4.1约瑟夫（Josephu）环问题
1.数据结构-链表详解
链表可分为三类：
- 单链表
- 双向链表
- 循环列表
下面具体分析三个链表的应用。
1.1单链表
单链表是有序的列表，它在内存中存储方式如下：
虽然单链表是有序列表，但是其元素并不是连续存储的。我们从图中可以看出，a1的next域为110，而地址为110的元素为a2；a2的next域为180，而地址为180的元素为a3，以此类推。
综上所述：
- 单链表是以节点的方式来存储的
- 每个节点包含data域(存储数据)，next域(指向下一个节点)
- 单链表的各个节点不一定是连续存储的
1.1.1单链表节点的尾部添加
对单链表的概念和特点有所了解之后，我们通过一个案例来感受一下单链表的魅力所在。
需求：使用带head头节点的单向链表实现——水浒英雄排行榜管理，完成对英雄人物的增删改查操作。
根据该示意图，我们可以得出创建单链表的具体过程：
- 先创建一个head头节点，不存储数据，作用就是表示单链表的头
- 后面每添加一个节点，就直接加入到链表的末尾
源码实现：
//定义SingleLinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList {
// 初始化一个头节点 不存放具体数据
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
// 添加节点到单向链表
public void add(HeroNode heroNode) {
// 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域指向新的节点即可
// 因为head头节点不能动，因此我们需要一个辅助节点temp
HeroNode temp = head;
// 遍历链表，找到尾节点
while (true) {
// 找到链表的尾节点
if (temp.next == null) {
break;
}
// 如果不是尾节点，将temp后移
temp = temp.next;
}
// 循环结束后，temp指向的是尾节点
temp.next = heroNode;// 将next域指向新节点
}
// 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;
}
// 创建一个辅助节点
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到了链表末尾
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
// 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 + "]";
}
}
这样链表就编写完毕了，接下来编写测试代码：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 加入链表
singleLinkedList.add(hero1);
singleLinkedList.add(hero2);
singleLinkedList.add(hero3);
singleLinkedList.add(hero4);
// 显示链表
singleLinkedList.list();
}
运行结果：
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname= 及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
现在这个程序虽然可以创建链表，但是它并不能保证元素按照编号进行排序，它只是按照添加的顺序进行创建的。
那么如何使英雄在添加进链表的时候始终按照排名添加呢？
我们来分析一下：
- 首先要找到新添加的节点位置，通过一个辅助节点
- 让新节点的next等于辅助节点的next，因为辅助节点已经找到了要添加的位置，所以将辅助节点的next赋给新节点的next即可
- 将新节点的赋值给辅助节点的next
1.1.2单链表节点的自动排序添加
源码实现：
//定义SingleLinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList {
// 初始化一个头节点 不存放具体数据
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
// 第二种添加方式，根据排名进行添加
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
// 创建辅助节点帮助找到添加的位置
// 因为是单链表，因此辅助节点的位置应该是添加位置的前一个节点
HeroNode temp = head;
boolean flag = false;// 标识英雄的编号是否存在
while (true) {
if (temp.next == null) {
// 此时temp已经在链表末尾
break;
}
if (temp.next.no > heroNode.no) {
// 位置找到，就在temp的后面
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {
// 编号已存在
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;// 将temp后移
}
// 循环结束后，判断flag
if (flag) {
// 编号存在，不能添加
System.out.println("准备插入的英雄编号" + heroNode.no + "重复，不能加入");
} else {
// 插入到链表中
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
// 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;
}
// 创建一个辅助节点
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到了链表末尾
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移
temp = temp.next;
}
}
}
编写测试代码：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
// 加入链表
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
// 显示链表
singleLinkedList.list();
}
运行效果：
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname= 及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
此时即使添加顺序不正确，在插入后链表依然将英雄排名进行了排序，这是在插入的时候就已经完成了排序。
1.1.3单链表节点的修改
通过上面的分析和实践，我们已经知道如何去创建一个单链表，那么如何对单链表的节点修改呢？
// 修改节点的信息，根据no编号来修改
public void update(HeroNode newHeroNode) {
// 根据newHeroNode的编号进行修改
// 判断链表是否为空
if (head == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
// 找到需要修改的节点
// 定义辅助节点
HeroNode temp = head.next;
boolean flag = false;// 表示是否找到该节点
while (true) {
if (temp == null) {
break;// 链表遍历结束
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到需要修改的节点
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;// 将temp后移
}
// 根据flag判断是否已经找到要修改的节点
if (flag) {
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickname = newHeroNode.nickname;
} else {
// 没有找到节点
System.out.println("没有找到");
}
}
修改的实现相对来说就非常简单了。
下面测试一下：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
//修改节点
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢","~玉麒麟~");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
// 显示链表
singleLinkedList.list();
}
运行结果：
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname= 及时雨]
HeroNode [no=2, name=小卢, nickname=~玉麒麟~]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
编号为2的英雄信息就被修改过来了。
1.1.4单链表节点的删除
接下来是最后一个操作，删除。
首先分析一下：
- 先找到需要删除节点的前一个节点，通过一个辅助节点temp
- temp.next = temp.next.next，也就是说需要删除节点的前一个节点本来指向的是删除节点，然后我们使其指向删除节点的下一个节点，直接跳过删除节点，这样该节点也就相当于被删除了
- 被删除的节点将不会有其它引用指向，会被垃圾回收器回收
源码实现：
// 删除节点
public void delete(int no) {
// 定义辅助节点
HeroNode temp = head;
boolean flag = false;// 是否找到待删除节点的前一个节点
while (true) {
if (temp.next == null) {
// 遍历结束
break;
}
if (temp.next.no == no) {
// 找到
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;// 将temp后移
}
// 判断flag
if (flag) {
// 找到
// 可以删除
temp.next = temp.next.next;
} else {
// 未找到
System.out.println("要删除的节点不存在");
}
}
测试代码：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
//删除节点
singleLinkedList.delete(1);
// 显示链表
singleLinkedList.list();
}
运行结果：
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
宋江被成功删除。
到这里，关于单链表的增删改查操作就全部结束。
1.2单链表面试题
1.2.1单链表的有效节点个数
代码实现：
//方法：获取到单链表的节点的个数(如果是带头结点的链表，需求不统计头节点)
/**
*
* @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) { //空链表
return 0;
}
int length = 0;
//定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
HeroNode cur = head.next;
while(cur != null) {
length++;
cur = cur.next; //遍历
}
return length;
}
}
测试代码：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
//测试单链表中有效节点的个数
System.out.println("有效的节点个数=" +getLength(singleLinkedList.getHead()));//2
}
运行结果：
有效的节点个数=4
1.2.2单链表倒数第k个结点
代码实现：
//查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
//思路
//1. 编写一个方法，接收head节点，同时接收一个index
//2. index 表示是倒数第index个节点
//3. 先把链表从头到尾遍历，得到链表的总的长度 getLength
//4. 得到size 后，我们从链表的第一个开始遍历 (size-index)个，就可以得到
//5. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
//判断如果链表为空，返回null
if(head.next == null) {
return null;//没有找到
}
//第一个遍历得到链表的长度(节点个数)
int size = getLength(head);
//第二次遍历 size-index 位置，就是我们倒数的第K个节点
//先做一个index的校验
if(index <=0 || index > size) {
return null;
}
//定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
for(int i =0; i< size - index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
测试代码：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
//测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 3);
System.out.println("倒数第3个节点=" + res);
}
运行结果：
倒数第3个节点=HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
1.2.3单链表反转
代码实现：
//将单链表反转
public static void reversetList(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 ;
}
//定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
HeroNode cur = head.next;
HeroNode next = 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，并放在新的链表reverseHead 的最前端
//动脑筋
while(cur != null) {
next = cur.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点，因为后面需要使用
cur.next = reverseHead.next;//将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
reverseHead.next = cur; //将cur 连接到新的链表上
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;
}
测试代码：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
//测试反转单链表
System.out.println("原来链表的情况~~");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转单链表~~");
reversetList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
}
运行结果：
原来链表的情况~~
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
反转单链表~~
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
1.2.4单链表逆序打印
代码实现：
//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
public static void reversePrint(HeroNode head) {
if(head.next == null) {
return;//空链表，不能打印
}
//创建要给一个栈，将各个节点压入栈
Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
HeroNode cur = head.next;
//将链表的所有节点压入栈
while(cur != null) {
stack.push(cur);
cur = cur.next; //cur后移，这样就可以压入下一个节点
}
//将栈中的节点进行打印,pop 出栈
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop()); //stack的特点是先进后出
}
}
测试代码：
public static void main(String[] args) {
// 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");
// 创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
//测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构
System.out.println("原来链表的情况~~");
singleLinkedList.list();
System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
}
运行结果：
原来链表的情况~~
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~
HeroNode [no=4, name=林冲, nickname=豹子头]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
1.3双向链表
1.3.1双向链表介绍
- 双向链表可以向前或者向后查找。而单向链表，只能一个方向查找。
- 双向链表，可以自我删除。单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点 ，所以前面我们单链表删除节点时，总是找到temp,temp是待删除节点的前一个节点。
1.3.2双向链表增删改查
源码实现：
public class DoubleLinkedListDemo {
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.addByOrder(hero4);
doubleLinkedList.addByOrder(hero3);
doubleLinkedList.addByOrder(hero2);
doubleLinkedList.addByOrder(hero1);
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.del(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 {
// 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
// 返回头节点
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
// 遍历双向链表的方法
// 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
HeroNode2 temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移， 一定小心
temp = temp.next;
}
}
//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(HeroNode2 heroNode) {
//因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
//因为单链表，因为我们找的temp 是位于 添加位置的前一个节点，否则插入不了
HeroNode2 temp = head;
boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为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) { //位置找到，就在temp的后面插入
break;
} else if (temp.next.no == heroNode.no) {//说明希望添加的heroNode的编号已然存在
flag = true; //说明编号存在
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\n", heroNode.no);
} else {
heroNode.next = temp.next;
//（若temp是最后一个节点则不需要执行这句话否则出现空指针）
if(temp.next!=null)
temp.next.pre = heroNode;
heroNode.pre = temp;
temp.next = heroNode;
}
}
// 添加一个节点到双向链表的最后.
public void add(HeroNode2 heroNode) {
// 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 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;
}
// 如果没有找到最后, 将将temp后移
temp = temp.next;
}
// 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
// 形成一个双向链表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
// 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
// 只是 节点类型改成 HeroNode2
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
// 判断是否空
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
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
while (true) {
if (temp == null) {
break; // 已经遍历完链表
}
if (temp.no == newHeroNode.no) {
// 找到
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\n", newHeroNode.no);
}
}
// 从双向链表中删除一个节点,
// 说明
// 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
// 2 找到后，自我删除即可
public void del(int no) {
// 判断当前链表是否为空
if (head.next == null) {// 空链表
System.out.println("链表为空，无法删除");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
while (true) {
if (temp == null) { // 已经到链表的最后
break;
}
if (temp.no == no) {
// 找到的待删除节点的前一个节点temp
flag = true;
break;
}
temp = temp.next; // temp后移，遍历
}
// 判断flag
if (flag) { // 找到
// 可以删除
// temp.next = temp.next.next;[单向链表]
temp.pre.next = temp.next;
// 这里我们的代码有问题?
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
} else {
System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
}
}
}
// 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
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, 默认为null
// 构造器
public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickname = nickname;
}
// 为了显示方法，我们重新toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
}
}
1.4单向环形链表
示意图：
1.4.1约瑟夫（Josephu）环问题
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1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，依次类推，直到所有人出列为止，由此产生一个出队编号的序列。
思路提示：( 使用单向环形链表解决Josephu问题)
用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu 问题：先构成一个有n个结点的单循环链表，然后由k结点起从1开始计数，计到m时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从1开始计数，直到最后一个结点从链表中删除算法结束。
源码实现：
public class Josephu {
public static void main(String[] args) {
// 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(125);// 加入5个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
//测试一把小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(10, 20, 125); // 2->4->1->5->3
//String str = "7*2*2-5+1-5+3-3";
}
}
// 创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个first节点,当前没有编号
private Boy first = null;
// 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
public void addBoy(int nums) {
// nums 做一个数据校验
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
// 使用for来创建我们的环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
// 根据编号，创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个小孩
if (i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first); // 构成环
curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
} else {
curBoy.setNext(boy);//
boy.setNext(first);//
curBoy = boy;
}
}
}
// 遍历当前的环形链表
public void showBoy() {
// 判断链表是否为空
if (first == null) {
System.out.println("没有任何小孩~~");
return;
}
// 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
break;
}
curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
}
}
// 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
/**
*
* @param startNo
* 表示从第几个小孩开始数数
* @param countNum
* 表示数几下
* @param nums
* 表示最初有多少小孩在圈中
*/
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， 请重新输入");
return;
}
// 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
Boy helper = first;
// 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
while (true) {
if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次
for(int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次, 然后出圈
//这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
while(true) {
if(helper == first) { //说明圈中只有一个节点
break;
}
//让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 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("小孩%d出圈\n", first.getNo());
//这时将first指向的小孩节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first); //
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
}
}
// 创建一个Boy类，表示一个节点
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;
}
}