数据结构奇妙旅程之顺序表和链表
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目录
编辑一.顺序表
1.底层实现
2.构造方法
3.常用方法
4.Arrays的遍历方法
编辑5.实战演示
一.顺序表
1.底层实现
首先我们要清楚，数据结构是一门逻辑十分清晰的学科，所以我们需要清楚的认识到每个结构的底层是什么，这样才能更好的掌握这个结构。
2.构造方法
public class Text {
public static void main(String[] args) {
//无参
List list = new ArrayList<>();
//指定顺序表初始容量
List list1 = new ArrayList<>(20);
list1.add(1);
list1.add(11);
//ArrayList(Collection c) 利用其他 Collection 构建 ArrayList
List list2 = new ArrayList<>(list1);
}
}
3.常用方法
ArrayList是一个普通的类，实现了List接口，所以它实现了许多接口内的方法，博主现在为大家列举出一些常用的方法
List list = new ArrayList<>();
//尾插入元素
list.add(1);
list.add(12);
list.add(11);
//指定位置插入参数为 位置 和 元素
list.add(2,3);
//顺序表长度
list.size();
//删除指定位置元素
list.remove(2);
//是否包含某个元素
list.contains(4);
//截取部分 list
list.subList(0,1);
//获取下标 index 位置元素
list.get(2);
//将下标 index 位置元素设置为 element
list.set(3,9);
//返回第一个 o 所在下标
list.indexOf(8);
//返回最后一个 o 的下标
list.lastIndexOf(8);
4.Arrays的遍历方法
1.直接输出
List list = new ArrayList<>();
//尾插入元素
list.add(1);
list.add(12);
list.add(11);
System.out.println(list); 
2.for循环和for-each
List list = new ArrayList<>();
//尾插入元素
list.add(1);
list.add(12);
list.add(11);
System.out.println("for循环遍历");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.print(list.get(i)+" ");
}
System.out.println();
System.out.println("for-each循环遍历");
for (Integer x:list) {
System.out.print(x+" ");
} 
3.使用迭代器
List list = new ArrayList<>();
//尾插入元素
list.add(1);
list.add(12);
list.add(11);
System.out.println("迭代器正序输出");
Iteratorit = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.print(it.next()+" ");
}
System.out.println();
System.out.println("迭代器逆序输出");
ListIterator it1 = list.listIterator(list.size());
while (it1.hasPrevious()) {
System.out.print(it1.previous()+" ");
}
} 
5.实战演示
杨辉三角 力扣的118题，难度不大，感兴趣的朋友可以去尝试一下
解答代码如下
/*
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
由图可知每一行的第一个为1，最后一个也为一中间部分等于上一行的前一个加上上一行同一列的
一个，并且最后一个也为一。
*/
class Solution {
public List> generate(int numRows) {
List list = new ArrayList<>();
List> ans = new ArrayList<>();
list.add(1);//第一行
ans.add(list);
for(int i = 1;i < numRows;i++) {
List temp = new ArrayList<>();
temp.add(1);//每一行的第一个都为一
List row =ans.get(i-1);//上一行
for(int j = 1; j 以上是博主解答这题的思路和代码，时间复杂度为O（n^2）如果你有更好的方法或者是不懂的地方都可以私聊博主，大家一起交流进步
二.链表
1.底层实现
当然链表的结构不仅仅是这一种其他还有1. 单向或者双向 2. 带头或者不带头 3. 循环或者非循环
2.无头单向非循环链表
无头单向非循环链表是一种数据结构，其特点是没有头节点、只有一个指向第一个节点的指针，而且最后一个节点的指针为空（NULL），形成一个单向链表的尾部。这意味着如果需要查找第一个节点，必须从指向第一个节点的指针开始遍历链表。此外，非循环链表是一个单向链表，从第一个节点开始一直到最后一个节点，而最后一个节点指向空（NULL），这样就可以避免链表中的死循环问题。
3.无头双向非循环链表
无头双向非循环链表是一种数据结构，它由多个节点组成，每个节点有两个指针，一个指向前一个节点，一个指向后一个节点。和单向链表不同的是，双向链表可以向前和向后遍历，而且插入和删除节点的操作比较方便。
无头表示链表没有头节点，也就是第一个节点就是链表的起始节点。非循环表示链表没有环，也就是最后一个节点的指针指向 NULL。
在无头双向非循环链表中，我们可以从任意一个节点开始遍历，也可以逆序遍历整个链表。双向链表比单向链表多了一个指针，所以它在一些场景下比单向链表更加方便，比如需要频繁地插入和删除节点时。但是，它也需要更多的内存空间来存储指针。
4.顺序表和链表之间的区别
顺序表和链表是两种数据结构，它们的主要区别在于存储方式和操作效率不同：
-
存储方式不同：顺序表使用一组连续的存储单元存储数据，而链表则使用指针将一组零散的存储单元串联起来。
-
随机访问效率不同：顺序表通过下标可以直接访问任意位置的元素，时间复杂度为O(1)，但插入和删除操作需要移动数据，时间复杂度为O(n)。而链表不能通过下标直接访问元素，插入和删除操作只需要修改指针，时间复杂度为O(1)，但是随机访问需要遍历整个链表，时间复杂度为O(n)。
-
空间利用率不同：顺序表预先分配存储空间大小固定，当存储空间不够时需要重新分配内存，可能浪费内存。而链表通过动态分配内存，只在需要时才分配所需的存储空间，空间利用率较高。
总之，应根据实际需求选择合适的数据结构，如果需要频繁随机访问，可以选择顺序表；如果需要频繁插入和删除，可以选择链表。
5.链表面试题
1.给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 NULL 链接
public class Solution {
// 定义一个方法detectCycle，输入参数为链表头节点head，返回值类型为ListNode（链表节点）
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
// 如果链表为空或只有一个元素，则没有环，直接返回null
if(head == null || head.next == null) {
return null;
}
// 初始化两个指针fast和slow，都指向链表头节点
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
// 使用快慢指针进行遍历
while(fast != null && fast.next != null) {
// 慢指针每次前进一步
slow = slow.next;
// 快指针每次前进两步
fast = fast.next.next;
// 如果快慢指针相遇，则说明存在环
if(slow == fast) {
break;
}
}
// 如果快指针遍历到链表末尾，说明不存在环，返回null
if(fast == null || fast.next == null) {
return null;
}
// 重新设置快指针fast到链表头节点，慢指针slow保持在相遇点
fast = head;
// 当快慢指针再次相遇时，相遇点即为环的起点
while(slow != fast) {
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
// 返回环的起点
return fast;
}
}2.链表的回文结构链接
public class PalindromeList {
// 定义一个方法chkPalindrome，输入参数为链表头节点head，返回值类型为布尔值（true表示是回文链表，false表示不是）
public boolean chkPalindrome(ListNode head) {
// 如果链表为空，则直接返回true（空链表是回文链表）
if(head == null ) {
return true;
}
// 使用快慢指针找到链表的中间结点
ListNode fast = head;
ListNode slow = head;
while(fast != null && fast.next != null) {
fast = fast.next.next; // 快指针每次前进一步
slow = slow.next; // 慢指针每次前进一步
}
// 翻转链表后半部分
ListNode cur = slow.next;
while(cur != null) {
ListNode curnext = cur.next;
cur.next = slow;
slow = cur;
cur = curnext;
}
// 判断翻转后的链表与原链表前半部分是否相等
while(head != slow) {
if(head.val != slow.val) { // 如果两个节点的值不相等，则说明不是回文链表
return false;
}if(head.next != slow) { // 奇数情况下，已经比较完所有节点，可以提前结束循环
return true;
}
head = head.next; // 头节点向后移动一位
slow = slow.next; // 反转后的尾节点向前移动一位
}
// 遍历结束后没有发现不相等的节点，说明是回文链表
return true;
}
}3.将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。链接
public class Partition {
// 定义一个方法partition，输入参数为链表头节点head和整数x，返回值类型为ListNode（链表节点）
public ListNode partition(ListNode head, int x) {
// 如果链表为空，则直接返回null
if(head == null) {
return null;
}
// 初始化两个指针de和dx，用于记录小于x的元素链表的尾节点和当前节点
ListNode de = null;
ListNode dx = null;
// 初始化两个指针pe和px，用于记录大于等于x的元素链表的尾节点和当前节点
ListNode pe = null;
ListNode px = null;
// 初始化一个指针cur，指向链表的头节点
ListNode cur = head;
// 遍历链表中的每个节点
while(cur != null) {
// 如果当前节点的值小于x
if(cur.val < x) {
// 如果小于x的元素链表尚未创建，则将当前节点设置为头节点和尾节点
if(de == null) {
de = cur;
dx = cur;
}else { // 否则将当前节点添加到小于x的元素链表的末尾
dx.next = cur;
dx = dx.next;
}
}else { // 如果当前节点的值大于等于x
// 如果大于等于x的元素链表尚未创建，则将当前节点设置为头节点和尾节点
if(pe == null) {
pe = cur;
px = cur;
}else { // 否则将当前节点添加到大于等于x的元素链表的末尾
px.next = cur;
px = px.next;
}
}
// 指针cur向后移动一位
cur = cur.next;
}
// 如果不存在小于x的元素，则直接返回大于等于x的元素链表
if(dx == null) {
return pe;
}
// 将大于等于x的元素链表接到小于x的元素链表的末尾
dx.next = pe;
// 如果存在大于等于x的元素，则将其尾节点的next指针置为null
if(pe != null) {
px.next = null;
}
// 返回小于x的元素链表的头节点
return de;
}
}三.结语
数据结构一门逻辑十分严谨的一门学科，而顺序表和链表都是十分基础的结构，也是后续学习的基础，所以应该要多花时间去搞清楚它的底层，好了本文到这里就结束了，感谢您的阅读，祝您一天愉快