链表LinkedList
链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下
特点：
- 链表是以节点的方式来存储，是链式存储
- 每个节点包含 data 域， next 域：指向下一个节点。
- 如图：发现链表的各个节点不一定是连续存储
- 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，根据实际的需求来确定
单链表
单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下
应用举例：
使用带head头的单向链表实现 –水浒英雄排行榜管理1、完成对英雄人物的增删改查操作， 注: 删除和修改,查找
2、第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
3、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)
（1）第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部
思路分析示意图:
（2）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)
思路的分析示意图:
（3）修改节点功能
思路(1) 先找到该节点，通过遍历，(2) temp.name = newHeroNode.name ; temp.nickname= newHeroNode.nickname
（4）删除节点
思路分析的示意图:
完成的代码演示：
package com.xjt.javase.dataStructure.linkedlist;
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//先创建节点
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");
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//加入
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero4);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
// singleLinkedList.list();
//加入按照编号的顺序
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.list();
//测试修改节点的代码
HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
singleLinkedList.update(newHeroNode);
singleLinkedList.list();
//删除一个节点
singleLinkedList.del(1);
singleLinkedList.del(4);
singleLinkedList.del(3);
System.out.println("删除后的链表情况~~");
singleLinkedList.list();
}
}
//节点
class HeroNode{
public int no;
public String name;
public String nickName;
public HeroNode next; //指向下一个节点
public HeroNode() {
}
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 + '\'' +
'}';
}
}
//单链表
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,"","");
/**
* //添加节点到单向链表
* //思路，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
* @param heroNode
*/
public void add(HeroNode heroNode){
//因为head节点不能动 我们需要一个temp辅助遍历
HeroNode temp = head;
//遍历节点 找到最后
while (true){
//找到链表最后
if(temp.next == null){
break;
}
//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;
}
/**
* //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)
* @param heroNode
*/
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
HeroNode 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){
break;
}
if(temp.next.no > heroNode.no){ //位置找到了
break;
}
if(temp.next.no == heroNode.no){ //该编号已存在
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//判断 flag 的值
if(flag){
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{
//插入到链表中
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.
* //说明: 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
* @param newHeroNode
*/
public void update(HeroNode 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(指向当前节点)
HeroNode 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){
flag = true; //找到了
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{
System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
/**
* //删除节点(根据no)
* //思路
* //1. head 不能动，因此我们需要一个 temp 辅助节点找到待删除节点的前一个节点
* //2. 说明我们在比较时，是 temp.next.no 和需要删除的节点的 no 比较
*/
public void del(int no){
HeroNode temp = head;
boolean flag = false; //表示是否找到该节点
while (true){
if(temp.next== null){
break; //已经遍历完链表
}
if(temp.next.no == no){
flag = true; //找到了
break;
}
temp = temp.next;
}
if(flag){
temp.next = temp.next.next;
}else {
System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
}
}
/**
* //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){
if(temp == null){
break; //已经遍历完链表
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
temp = temp.next;
}
}
}单链表面试题
新浪、百度、腾讯单链表的常见面试题有如下:
（1）求单链表中有效节点的个数
（2）查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
（3）单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】
（4）从尾到头打印单链表 【百度，要求方式1：反向遍历 。 方式2：Stack栈】
（5）合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序
双向链表
使用带head头的双向链表实现 –水浒英雄排行榜
管理单向链表的缺点分析:
（1）单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或者向后查找。
（2）单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点 ，而双向链表，则可以自我删除，所以前面我们单链表删除时节点，总是找到temp,temp是待删除节点的前一个节点(认真体会).
- 示意图帮助理解删除
作业和思路提示：
- 双向链表的第二种添加方式,按照编号顺序
- 按照单链表的顺序添加，稍作修改即可
环形链表
单向环形链表应用场景
Josephu(约瑟夫、约瑟夫环)问题
Josephu问题为：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。
提示：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。
单向环形链表介绍
Josephu 问题为：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。
n = 5 , 即有5个人
k = 1, 从第一个人开始报数
m = 2, 数2下
约瑟夫问题-创建环形链表的思路图解
约瑟夫问题-小孩出圈的思路分析图
代码实现：
package com.xjt.javase.dataStructure.linkedlist;
public class JosephuDemo {
public static void main(String[] args) {
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);
circleSingleLinkedList.showBoys();
circleSingleLinkedList.countBoy(1,2,5);
}
}
class CircleSingleLinkedList{
//创建一个first节点
private BoyNode first = null;
// 添加小孩数量nums，构建成一个拥有nums数量的环形链表
public void addBoy(int nums){
if(nums < 1){
System.out.println("nums 的值不正确");
return;
}
BoyNode curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
BoyNode boy = new BoyNode(i);
if(i == 1){ //第一个节点
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 showBoys(){
// 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
BoyNode 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();
}
}
/** // 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 表示最初圈中有多少小孩
*/
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums){
if (startNo < 1 || startNo > nums || countNum < 1 || first == null) {
System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
return;
}
// 创建2个辅助指针,一个cur（指向startNo规定的小孩 即从这个小孩还是数数） 一个helper（cur的前一个位置）
//初始化：cur指向第一个小孩位置 helper指向最后一个小孩位置
BoyNode cur = first;
BoyNode helper = first;
//将helper 移动到最后一个节点位置
while (true){
if(helper.getNext() == cur){
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//将两个指针移动到规定的起始位置
for (int i = 0; i < startNo - 1; i++) {
cur = cur.getNext();
helper = helper.getNext();
}
while (true){
if(cur == helper){ //说明圈中只有一个节点
break;
}
//在小孩报数前移动2个辅助指针
for (int i = 0; i < countNum - 1; i++) {
cur = cur.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//这时 cur 指向的节点，就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d 出圈\n", cur.getNo());
//这时将 cur 指向的小孩节点出圈
cur = cur.getNext(); //将当前指针cur移动到下一个位置
helper.setNext(cur); //上一个指针指向cur
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", cur.getNo());
}
}
class BoyNode{
private int no; // 编号
private BoyNode next; //指向下一个节点
public BoyNode() {
}
public BoyNode(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public BoyNode getNext() {
return next;
}
public void setNext(BoyNode next) {
this.next = next;
}
}
