Java实现单向链表基本功能

痛定思痛。 2021-09-15 03:00 304阅读 0赞

# 一、前言 #

最近在回顾数据结构与算法，有部分的算法题用到了栈的思想，说起栈又不得不说链表了。数组和链表都是线性存储结构的基础，栈和队列都是线性存储结构的应用～

本文主要讲解**单链表的基础知识点**，做一个简单的入门～如果有错的地方请指正

## 二、回顾与知新 ##

说起链表，我们先提一下数组吧，跟数组比较一下就很理解链表这种存储结构了。

### 2.1回顾数组 ###

数组我们无论是C、Java都会学过：

*  数组是一种**连续存储**线性结构，元素类型相同，大小相等

![162677208d7f43ca_w_480_h_195_f_jpeg_s_9887][]

数组的优点：

*  **存取速度快**

数组的缺点：

*  事先必须知道数组的长度
 *  插入删除元素很慢
 *  空间通常是有限制的
 *  **需要大块连续的内存块**
 *  插入删除元素的效率很低

### 2.2链表说明 ###

看完了数组，**回到我们的链表：**

*  链表是**离散存储**线性结构

> n个节点离散分配，彼此通过指针相连，每个节点只有一个前驱节点，每个节点只有一个后续节点，首节点没有前驱节点，尾节点没有后续节点。

![162677209286d42b_w_659_h_425_f_png_s_68204][]

**链表优点：**

*  空间没有限制
 *  插入删除元素很快

**链表缺点：**

*  存取速度很慢

链表相关术语介绍，我还是通过上面那个图来说明吧：

![162677208dd48355_w_1022_h_706_f_png_s_103116][]

**确定一个链表我们只需要头指针**，通过头指针就可以把整个链表都能推导出来了～

链表又分了好几类：

*  单向链表  
    
    
     *  一个节点指向下一个节点
 *  双向链表  
    
    
     *  一个节点有两个指针域
 *  循环链表  
    
    
     *  能通过任何一个节点找到其他所有的节点，将两种(双向/单向)链表的最后一个结点指向第一个结点从而实现循环

**操作链表要时刻记住的是：**

*  **节点中指针域指向的就是一个节点了！**

## 三、Java实现链表 ##

算法：

*  遍历
 *  查找
 *  清空
 *  销毁
 *  求长度
 *  排序
 *  删除节点
 *  插入节点

首先，我们定义一个类作为节点

*  数据域
 *  指针域

为了操作方便我就直接定义成public了。

public class Node { 
    
        //数据域
        public int data;
    
        //指针域，指向下一个节点
        public Node next;
    
        public Node() {
        }
    
        public Node(int data) {
            this.data = data;
        }
    
        public Node(int data, Node next) {
            this.data = data;
            this.next = next;
        }
    }

### 3.1创建链表(增加节点) ###

向链表中插入数据：

*  找到尾节点进行插入
 *  即使头节点.next为null，不走while循环，也是将头节点与新节点连接的(**我已经将head节点初始化过了**，因此没必要判断头节点是否为null)～

/** * 向链表添加数据 * * @param value 要添加的数据 */
        public static void addData(int value) {
    
            //初始化要加入的节点
            Node newNode = new Node(value);
    
            //临时节点
            Node temp = head;
    
            // 找到尾节点
            while (temp.next != null) {
                temp = temp.next;
            }
    
            // 已经包括了头节点.next为null的情况了～
            temp.next = newNode;
    
        }

### 3.2遍历链表 ###

上面我们已经编写了增加方法，现在遍历一下看一下是否正确～～～

从首节点开始，不断往后面找，直到后面的节点没有数据：

/** * 遍历链表 * * @param head 头节点 */
        public static void traverse(Node head) {
    
    
            //临时节点，从首节点开始
            Node temp = head.next;
    
            while (temp != null) {
    
                System.out.println("关注公众号Java3y：" + temp.data);
    
                //继续下一个
                temp = temp.next;
            }
        }

结果：

![16267720930b7a40_w_847_h_744_f_png_s_29449][]

### 3.3插入节点 ###

1.  插入一个节点到链表中，首先得判断这个位置是否是合法的，才能进行插入～
2.  **找到想要插入的位置的上一个节点就可以了**～

/** * 插入节点 * * @param head 头指针 * @param index 要插入的位置 * @param value 要插入的值 */
        public static void insertNode(Node head, int index, int value) {
    
    
            //首先需要判断指定位置是否合法，
            if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
                System.out.println("插入位置不合法。");
                return;
            }
    
            //临时节点，从头节点开始
            Node temp = head;
    
            //记录遍历的当前位置
            int currentPos = 0;
    
            //初始化要插入的节点
            Node insertNode = new Node(value);
    
            while (temp.next != null) {
    
                //找到上一个节点的位置了
                if ((index - 1) == currentPos) {
    
                    //temp表示的是上一个节点
    
                    //将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向
                    insertNode.next = temp.next;
    
                    //将上一个节点的指针域指向要插入的节点
                    temp.next = insertNode;
    
                    return;
    
                }
    
                currentPos++;
                temp = temp.next;
            }
    
        }

### 3.4获取链表的长度 ###

获取链表的长度就很简单了，遍历一下，每得到一个节点+1即可～

/** * 获取链表的长度 * @param head 头指针 */
        public static int  linkListLength(Node head) {
    
            int length = 0;
    
            //临时节点，从首节点开始
            Node temp = head.next;
    
            // 找到尾节点
            while (temp != null) {
                length++;
                temp = temp.next;
            }
    
            return length;
        }

### 3.5删除节点 ###

删除某个位置上的节点其实是和插入节点很像的， 同样都要找到上一个节点。**将上一个节点的指针域改变一下，就可以删除了～**

/** * 根据位置删除节点 * * @param head 头指针 * @param index 要删除的位置 */
        public static void deleteNode(Node head, int index) {
    
    
            //首先需要判断指定位置是否合法，
            if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
                System.out.println("删除位置不合法。");
                return;
            }
    
            //临时节点，从头节点开始
            Node temp = head;
    
            //记录遍历的当前位置
            int currentPos = 0;
    
    
            while (temp.next != null) {
    
                //找到上一个节点的位置了
                if ((index - 1) == currentPos) {
    
                    //temp表示的是上一个节点
    
                    //temp.next表示的是想要删除的节点
    
                    //将想要删除的节点存储一下
                    Node deleteNode = temp.next;
    
                    //想要删除节点的下一个节点交由上一个节点来控制
                    temp.next = deleteNode.next;
    
    
                    //Java会回收它，设置不设置为null应该没多大意义了(个人觉得,如果不对请指出哦～)
                    deleteNode = null;
    
                    return;
    
                }
                currentPos++;
                temp = temp.next;
            }
        }

### 3.6对链表进行排序 ###

前面已经讲过了8种的排序算法了【[八种排序算法总结][Link 1]】，这次挑简单的冒泡排序吧(其实我是想写快速排序的，尝试了一下感觉有点难…..)

/** * 对链表进行排序 * * @param head * */
        public static void sortLinkList(Node head) {
    
    
            Node currentNode;
    
            Node nextNode;
    
            for (currentNode = head.next; currentNode.next != null; currentNode = currentNode.next) {
    
                for (nextNode = head.next; nextNode.next != null; nextNode = nextNode.next) {
    
    
                    if (nextNode.data > nextNode.next.data) {
    
                        int temp = nextNode.data;
                        nextNode.data = nextNode.next.data;
    
                        nextNode.next.data = temp;
    
                    }
                }
    
    
            }
        }

### 3.7找到链表中倒数第k个节点 ###

这个算法挺有趣的：设置两个指针p1、p2，**让p2比p1快k个节点，同时向后遍历，当p2为空，则p1为倒数第k个节点**

/** * 找到链表中倒数第k个节点(设置两个指针p1、p2，让p2比p1快k个节点，同时向后遍历，当p2为空，则p1为倒数第k个节点 * * @param head * @param k 倒数第k个节点 */
        public static Node findKNode(Node head, int k) {
    
            if (k < 1 || k > linkListLength(head))
                return null;
            Node p1 = head;
            Node p2 = head;
    
            // p2比怕p1快k个节点
            for (int i = 0; i < k - 1; i++)
                p2 = p2.next;
    
    
            // 只要p2为null，那么p1就是倒数第k个节点了
            while (p2.next != null) {
    
                p2 = p2.next;
                p1 = p1.next;
            }
            return p1;
    
    
        }

### 3.8删除链表重复数据 ###

**跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能删除了～**

/** * 删除链表重复数据(跟冒泡差不多，等于删除就是了) * * @param head 头节点 */
        public static void deleteDuplecate(Node head) {
    
            //临时节点，(从首节点开始-->真正有数据的节点)
            Node temp = head.next;
    
            //当前节点(首节点)的下一个节点
            Node nextNode = temp.next;
    
            while (temp.next != null) {
    
                while (nextNode.next != null) {
    
                    if (nextNode.next.data == nextNode.data) {
    
                        //将下一个节点删除(当前节点指向下下个节点)
                        nextNode.next = nextNode.next.next;
    
                    } else {
    
                        //继续下一个
                        nextNode = nextNode.next;
                    }
                }
    
                //下一轮比较
                temp = temp.next;
            }
    
    
        }

### 3.9查询链表的中间节点 ###

这个算法也挺有趣的：**一个每次走1步，一个每次走两步，走两步的遍历完，然后走一步的指针，那就是中间节点**

/** * 查询单链表的中间节点 */
    
        public static Node searchMid(Node head) {
    
            Node p1 = head;
            Node p2 = head;
    
    
            // 一个走一步，一个走两步，直到为null，走一步的到达的就是中间节点
            while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) {
    
                p1 = p1.next;
                p2 = p2.next.next;
    
            }
    
            return p1;
    
    
        }

### 3.10通过递归从尾到头输出单链表 ###

/** * 通过递归从尾到头输出单链表 * * @param head 头节点 */
        public  static  void printListReversely(Node head) {
            if (head != null) {
                printListReversely(head.next);
                System.out.println(head.data);
            }
        }

### 3.11反转链表 ###

/** * 实现链表的反转 * * @param node 链表的头节点 */
        public static Node reverseLinkList(Node node) {
    
            Node prev ;
            if (node == null || node.next == null) {
                prev = node;
            } else {
                Node tmp = reverseLinkList(node.next);
                node.next.next = node;
                node.next = null;
                prev = tmp;
            }
            return prev;
    
        }

![1626bc5ca28036e4_w_785_h_499_f_png_s_27533][]

反转链表参考自：

*  [http://www.cnblogs.com/hanxue112253/p/8533426.html][http_www.cnblogs.com_hanxue112253_p_8533426.html]

# 四、最后 #

> 理解链表本身并不难，但做相关的操作就弄得头疼，`head.next next next next ....`(算法这方面我还是薄弱啊..脑子不够用了…..)写了两天就写了这么点东西…

操作一个链表只需要**知道它的头指针就可以做任何操作了**

*  添加数据到链表中  
    
    
     *  遍历找到尾节点，插入即可(只要`while(temp.next != null)`，退出循环就会找到尾节点)
 *  遍历链表  
    
    
     *  从首节点(有效节点)开始，只要不为null，就输出
 *  给定位置插入节点到链表中  
    
    
     *  首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
     *  **找到想要插入位置的上一个节点**  
        
        
         *  将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向
         *  上一个节点指针域指向想要插入的节点
     *  ![1626bc5ca405338e_w_185_h_134_f_png_s_10136][]
 *  获取链表的长度  
    
    
     *  每访问一次节点，变量++操作即可
 *  删除给定位置的节点  
    
    
     *  首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
     *  **找到想要插入位置的上一个节点**  
        
        
         *  **将原本由上一个节点的指向后面一个节点**
     *  ![1626bcfbd59de6b7_w_471_h_142_f_png_s_14195][]
 *  对链表进行排序  
    
    
     *  使用冒泡算法对其进行排序
 *  找到链表中倒数第k个节点  
    
    
     *  设置两个指针p1、p2，让p2比p1\*\*快k个**节点，同时向后遍历，**当p2为空，则p1为倒数第k个节点\*\*
 *  删除链表重复数据  
    
    
     *  操作跟冒泡排序差不多，**只要它相等，就能删除了**～
 *  查询链表的中间节点  
    
    
     *  这个算法也挺有趣的：一个每次走1步，一个每次走两步，**走两步的遍历完，然后走一步的指针，那就是中间节点**
 *  递归从尾到头输出单链表  
    
    
     *  只要下面还有数据，那就往下找，**递归是从最后往前翻**。
 *  反转链表  
    
    
     *  有递归和非递归两种方式，我觉得是挺难的。可以到我给出的链接上查阅～

PS：**每个人的实现都会不一样，所以一些小细节难免会有些变动，也没有固定的写法，能够实现对应的功能即可～**

参考资料：

*  [http://www.cnblogs.com/whgk/p/6589920.html][http_www.cnblogs.com_whgk_p_6589920.html]
 *  [https://www.cnblogs.com/bywallance/p/6726251.html][https_www.cnblogs.com_bywallance_p_6726251.html]

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[162677208d7f43ca_w_480_h_195_f_jpeg_s_9887]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/3/27/162677208d7f43ca?w=480&h=195&f=jpeg&s=9887
[162677209286d42b_w_659_h_425_f_png_s_68204]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/3/27/162677209286d42b?w=659&h=425&f=png&s=68204
[162677208dd48355_w_1022_h_706_f_png_s_103116]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/3/27/162677208dd48355?w=1022&h=706&f=png&s=103116
[16267720930b7a40_w_847_h_744_f_png_s_29449]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/3/27/16267720930b7a40?w=847&h=744&f=png&s=29449
[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484081&idx=1&sn=5ea6ecbcbd41c2cc0b948adf6888f60b&chksm=ebd743b0dca0caa68db0ed08a710506d60e129c8d64508c5ce1e123eafb5eaabdf35fbbed28b#rd
[1626bc5ca28036e4_w_785_h_499_f_png_s_27533]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/3/28/1626bc5ca28036e4?w=785&h=499&f=png&s=27533
[http_www.cnblogs.com_hanxue112253_p_8533426.html]: http://www.cnblogs.com/hanxue112253/p/8533426.html
[1626bc5ca405338e_w_185_h_134_f_png_s_10136]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/3/28/1626bc5ca405338e?w=185&h=134&f=png&s=10136
[1626bcfbd59de6b7_w_471_h_142_f_png_s_14195]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/3/28/1626bcfbd59de6b7?w=471&h=142&f=png&s=14195
[http_www.cnblogs.com_whgk_p_6589920.html]: http://www.cnblogs.com/whgk/p/6589920.html
[https_www.cnblogs.com_bywallance_p_6726251.html]: https://www.cnblogs.com/bywallance/p/6726251.html