单链表知识总结

迈不过友情╰ 2024-03-29 15:06 43阅读 0赞

链表介绍：

链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下：

![在这里插入图片描述][a7c84607365047248b2e09ff6c1afc2d.png]

1.  链表是以节点的方式来存储,是链式存储
2.  每个节点包含 data 域， next 域：指向下一个节点.
3.  如图：发现链表的各个节点不一定是连续存储.
4.  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

单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下

![在这里插入图片描述][9651a906e656496a8c3427823bc08ca8.png]

单链表的应用实例：

使用带 head 头的单向链表实现 –水浒英雄排行榜管理完成对英雄人物的增删改查操作。

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:

![在这里插入图片描述][63e6ad41e88b49b5a43010334281d0c8.png]

1.  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:

![在这里插入图片描述][743e64e647ce441f907d26ed801db14f.png]

1.  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

package com.atguigu.linkedlist;
    
    public class SingleLinkedListDemo {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		//进行测试
    		//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");
    		//创建要给链表
    		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
    		//加入
    //		singleLinkedList.add(hero1);
    //		singleLinkedList.add(hero4);
    //		singleLinkedList.add(hero2);
    //		singleLinkedList.add(hero3);
    		//加入按照编号顺序
    		singleLinkedList.addByOrder(hero1);
    		singleLinkedList.addByOrder(hero4);
    		singleLinkedList.addByOrder(hero2);
    		singleLinkedList.addByOrder(hero3);
    		
    
    		//显示一把
    		singleLinkedList.list();
    		
    		//测试修改节点的代码
    		
    		HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
    		singleLinkedList.update(newHeroNode);
    		
    		
    		System.out.println("修改后的链表情况~~");
    		singleLinkedList.list();
    	}	
    }
    //定义 SingleLinkedList 管理我们的英雄
    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
    	public void add(HeroNode heroNode) {
    		
    		//因为 head 节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历
    		HeroNode 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
    		//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)
    	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) {//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 {
    			//插入到链表中, temp 的后面
    			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
    	//1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
    	
    	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
    		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) {
    			//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);
    		}
    	}
    	//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;
    			}
    			//输出节点的信息
    			System.out.println(temp);
    			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;
    		}
    		//为了显示方法，我们重新 toString
    		@Override
    		public String toString() {
    			return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    		}
    	}

1.  删除节点

思路分析的示意图:

![在这里插入图片描述][8bca88da3cd349519d15c82d60d20081.png]

package com.atguigu.linkedlist;
    
    public class SingleLinkedListDemo {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		//进行测试
    		//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");
    		//创建要给链表
    		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
    		//加入
    //		singleLinkedList.add(hero1);
    //		singleLinkedList.add(hero4);
    //		singleLinkedList.add(hero2);
    //		singleLinkedList.add(hero3);
    		//加入按照编号顺序
    		singleLinkedList.addByOrder(hero1);
    		singleLinkedList.addByOrder(hero4);
    		singleLinkedList.addByOrder(hero2);
    		singleLinkedList.addByOrder(hero3);
    		
    
    		//显示一把
    		singleLinkedList.list();
    		
    		//测试修改节点的代码
    		
    		HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
    		singleLinkedList.update(newHeroNode);
    		
    		
    		System.out.println("修改后的链表情况~~");
    		singleLinkedList.list();
    		
    		//删除一个节点
    		singleLinkedList.del(1);
    		System.out.println("删除后的链表情况~~");
    		singleLinkedList.list();
    	}	
    }
    //定义 SingleLinkedList 管理我们的英雄
    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
    	public void add(HeroNode heroNode) {
    		
    		//因为 head 节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历
    		HeroNode 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
    		//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)
    	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) {//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 {
    			//插入到链表中, temp 的后面
    			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
    	//1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
    	
    	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
    		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) {
    			//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);
    		}
    	}
    	
    	//删除节点
    	//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; // 标志是否找到待删除节点的
    		while(true) {
    			if(temp.next == null) { //已经到链表的最后
    				break;
    			}
    			if(temp.next.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;
    		}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;
    			}
    			//输出节点的信息
    			System.out.println(temp);
    			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;
    		}
    		//为了显示方法，我们重新 toString
    		@Override
    		public String toString() {
    			return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    		}
    	}

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  
    代码如下：

//方法：获取到单链表的节点的个数（如果是带头节点的链表，需求不统计头节点）
    	public static int getLength(HeroNode head) {
    		if(head.next == null) {//空链表
    			return 0;
    		}
    		int length = 0;
    		//定义一个辅助变量，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;
    	}

1.  查找单链表中的倒数第 k 个结点 【新浪面试题】  
    代码演示:

//查找单链表中的倒数第k个节点【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.先把链表重头到尾遍历，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.如果得到了就返回该节点，否则返回null
    	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
    		}
    		//第一次遍历的到链表的长度（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;
    		}
    		//定义一个辅助变量,for循环定位到倒数的index个
    		HeroNode cur = head.next;
    		for (int i = 0; i < size - index; i++) {
    			cur = cur.next;
    		}
    		return cur;
    		
    	}

1.  单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】  
     思路分析图解

![在这里插入图片描述][79d33d5eaa6e48609dbec0dff17e2cad.png]

![在这里插入图片描述][ebbb7e2db88c4f7e84a7eda00f891b38.png]

//将单链表进行反转
    	public static void reverseList(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，并放在新链表reverseHead的最前端
    		while(cur != null) {
    			next = cur.next;//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链表的最前端
    			reverseHead.next = cur;//将cur连接到新链表上
    			cur = next;//将cur后移
    			
    		}
    		//将head.next指向reverseHead.next,实现单链表的反转
    		head.next = reverseHead.next;
    	}

1.  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】  
     思路分析图解

![在这里插入图片描述][a570c852d3aa4c64b00401500ab72378.png]

//方式2：
    	//可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入栈中，然后利用栈先进后出的特点，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，把各个节点压入栈
    		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
    		}
    	}

[a7c84607365047248b2e09ff6c1afc2d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/60c4dcfbcd12419cb29cd886da65fff2.png
[9651a906e656496a8c3427823bc08ca8.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/e9ff6aa45e0645a7932930b9940bf66b.png
[63e6ad41e88b49b5a43010334281d0c8.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/524702ccb83e4e228689b7b217934645.png
[743e64e647ce441f907d26ed801db14f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/24d21ba13fc1434aa1145546d6492fe0.png
[8bca88da3cd349519d15c82d60d20081.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/1027d5e0877d48b194f1f4ae23546af1.png
[79d33d5eaa6e48609dbec0dff17e2cad.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/a42fbee0f3074b35b76274f3f349872e.png
[ebbb7e2db88c4f7e84a7eda00f891b38.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/fec76fb0aa2f4b2aa27899e1ff9c4cb8.png
[a570c852d3aa4c64b00401500ab72378.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/28/01f70071a31a4b299b83dc8f5cb925f4.png