摘要:一前言最近在回顧數據結構與算法,有部分的算法題用到了棧的思想,說起棧又不得不說鏈表了。
一、前言
最近在回顧數據結構與算法,有部分的算法題用到了棧的思想,說起棧又不得不說鏈表了。數組和鏈表都是線性存儲結構的基礎,棧和隊列都是線性存儲結構的應用~
本文主要講解單鏈表的基礎知識點,做一個簡單的入門~如果有錯的地方請指正
二、回顧與知新說起鏈表,我們先提一下數組吧,跟數組比較一下就很理解鏈表這種存儲結構了。
2.1回顧數組數組我們無論是C、Java都會學過:
數組是一種連續存儲線性結構,元素類型相同,大小相等
數組的優點:
存取速度快
數組的缺點:
事先必須知道數組的長度
插入刪除元素很慢
空間通常是有限制的
需要大塊連續的內存塊
插入刪除元素的效率很低
2.2鏈表說明看完了數組,回到我們的鏈表:
鏈表是離散存儲線性結構
n個節點離散分配,彼此通過指針相連,每個節點只有一個前驅節點,每個節點只有一個后續節點,首節點沒有前驅節點,尾節點沒有后續節點。
鏈表優點:
空間沒有限制
插入刪除元素很快
鏈表缺點:
存取速度很慢
鏈表相關術語介紹,我還是通過上面那個圖來說明吧:
確定一個鏈表我們只需要頭指針,通過頭指針就可以把整個鏈表都能推導出來了~
鏈表又分了好幾類:
單向鏈表
一個節點指向下一個節點
雙向鏈表
一個節點有兩個指針域
循環鏈表
能通過任何一個節點找到其他所有的節點,將兩種(雙向/單向)鏈表的最后一個結點指向第一個結點從而實現循環
操作鏈表要時刻記住的是:
節點中指針域指向的就是一個節點了!
三、Java實現鏈表算法:
遍歷
查找
清空
銷毀
求長度
排序
刪除節點
插入節點
ps:我將head節點定義在成員變量上:
private static Node head = new Node();
首先,我們定義一個類作為節點
數據域
指針域
為了操作方便我就直接定義成public了。
public class Node { //數據域 public Integer data; //指針域,指向下一個節點 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創建鏈表(增加節點)
向鏈表中插入數據:
找到尾節點進行插入
即使頭節點.next為null,不走while循環,也是將頭節點與新節點連接的(我已經將head節點初始化過了,因此沒必要判斷頭節點是否為null)~
/** * 向鏈表添加數據 * * @param value 要添加的數據 */ public static void addData(int value) { //初始化要加入的節點 Node newNode = new Node(value); //臨時節點 Node temp = head; // 找到尾節點 while (temp.next != null) { temp = temp.next; } // 已經包括了頭節點.next為null的情況了~ temp.next = newNode; }3.2遍歷鏈表
上面我們已經編寫了增加方法,現在遍歷一下看一下是否正確~~~
從首節點開始,不斷往后面找,直到后面的節點沒有數據:
/** * 遍歷鏈表 * * @param head 頭節點 */ public static void traverse(Node head) { //臨時節點,從首節點開始 Node temp = head.next; while (temp != null) { if (temp.data != null) { System.out.println("關注公眾號Java3y:" + temp.data); } //繼續下一個 temp = temp.next; } }
結果:
3.3插入節點插入一個節點到鏈表中,首先得判斷這個位置是否是合法的,才能進行插入~
找到想要插入的位置的上一個節點就可以了~
/** * 插入節點 * * @param head 頭指針 * @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) { //首先需要判斷指定位置是否合法, if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) { System.out.println("插入位置不合法。"); return; } //臨時節點,從頭節點開始 Node temp = head; //記錄遍歷的當前位置 int currentPos = 0; //初始化要插入的節點 Node insertNode = new Node(value); while (temp.next != null) { //找到上一個節點的位置了 if ((index - 1) == currentPos) { //temp表示的是上一個節點 //將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向 insertNode.next = temp.next; //將上一個節點的指針域指向要插入的節點 temp.next = insertNode; return; } currentPos++; temp = temp.next; } }3.4獲取鏈表的長度
獲取鏈表的長度就很簡單了,遍歷一下,每得到一個節點+1即可~
/** * 獲取鏈表的長度 * @param head 頭指針 */ public static int linkListLength(Node head) { int length = 0; //臨時節點,從首節點開始 Node temp = head.next; // 找到尾節點 while (temp != null) { length++; temp = temp.next; } return length; }3.5刪除節點
刪除某個位置上的節點其實是和插入節點很像的, 同樣都要找到上一個節點。將上一個節點的指針域改變一下,就可以刪除了~
/** * 根據位置刪除節點 * * @param head 頭指針 * @param index 要刪除的位置 */ public static void deleteNode(Node head, int index) { //首先需要判斷指定位置是否合法, if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) { System.out.println("刪除位置不合法。"); return; } //臨時節點,從頭節點開始 Node temp = head; //記錄遍歷的當前位置 int currentPos = 0; while (temp.next != null) { //找到上一個節點的位置了 if ((index - 1) == currentPos) { //temp表示的是上一個節點 //temp.next表示的是想要刪除的節點 //將想要刪除的節點存儲一下 Node deleteNode = temp.next; //想要刪除節點的下一個節點交由上一個節點來控制 temp.next = deleteNode.next; //Java會回收它,設置不設置為null應該沒多大意義了(個人覺得,如果不對請指出哦~) deleteNode = null; return; } currentPos++; temp = temp.next; } }3.6對鏈表進行排序
前面已經講過了8種的排序算法了【八種排序算法總結】,這次挑簡單的冒泡排序吧(其實我是想寫快速排序的,嘗試了一下感覺有點難.....)
/** * 對鏈表進行排序 * * @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找到鏈表中倒數第k個節點
這個算法挺有趣的:設置兩個指針p1、p2,讓p2比p1快k個節點,同時向后遍歷,當p2為空,則p1為倒數第k個節點
/** * 找到鏈表中倒數第k個節點(設置兩個指針p1、p2,讓p2比p1快k個節點,同時向后遍歷,當p2為空,則p1為倒數第k個節點 * * @param head * @param k 倒數第k個節點 */ 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個節點 for (int i = 0; i < k - 1; i++) p2 = p2.next; // 只要p2為null,那么p1就是倒數第k個節點了 while (p2.next != null) { p2 = p2.next; p1 = p1.next; } return p1; }3.8刪除鏈表重復數據
這里之前有問題,大家可以到:https://blog.csdn.net/ifollow...
進行參考
3.9查詢鏈表的中間節點這個算法也挺有趣的:一個每次走1步,一個每次走兩步,走兩步的遍歷完,然后走一步的指針,那就是中間節點
/** * 查詢單鏈表的中間節點 */ public static Node searchMid(Node head) { Node p1 = head; Node p2 = head; // 一個走一步,一個走兩步,直到為null,走一步的到達的就是中間節點 while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) { p1 = p1.next; p2 = p2.next.next; } return p1; }3.10通過遞歸從尾到頭輸出單鏈表
/** * 通過遞歸從尾到頭輸出單鏈表 * * @param head 頭節點 */ public static void printListReversely(Node head) { if (head != null) { printListReversely(head.next); if (head.data != null) { System.out.println(head.data); } } }3.11反轉鏈表
/** * 實現鏈表的反轉 * * @param head 鏈表的頭節點 */ public static Node reverseList(Node head) { Node pre = null; Node cur = head; while (cur != null) { Node next = cur.next; cur.next = pre; pre = cur; cur = next; } return pre; } // 翻轉完,使用下面的代碼進行遍歷吧: public static void traverse4Reverse(Node head) { //臨時節點,從首節點開始 Node temp = head; while (temp != null) { if (temp.data != null) { System.out.println("關注公眾號Java3y:" + temp.data); } //繼續下一個 temp = temp.next; } }
反轉鏈表參考自:
http://www.cnblogs.com/hanxue112253/p/8533426.html
四、最后理解鏈表本身并不難,但做相關的操作就弄得頭疼,head.next next next next ....(算法這方面我還是薄弱啊..腦子不夠用了.....)寫了兩天就寫了這么點東西...
操作一個鏈表只需要知道它的頭指針就可以做任何操作了
添加數據到鏈表中
遍歷找到尾節點,插入即可(只要while(temp.next != null),退出循環就會找到尾節點)
遍歷鏈表
從首節點(有效節點)開始,只要不為null,就輸出
給定位置插入節點到鏈表中
首先判斷該位置是否有效(在鏈表長度的范圍內)
找到想要插入位置的上一個節點
將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向
上一個節點指針域指向想要插入的節點
獲取鏈表的長度
每訪問一次節點,變量++操作即可
刪除給定位置的節點
首先判斷該位置是否有效(在鏈表長度的范圍內)
找到想要插入位置的上一個節點
將原本由上一個節點的指向后面一個節點
對鏈表進行排序
使用冒泡算法對其進行排序
找到鏈表中倒數第k個節點
設置兩個指針p1、p2,讓p2比p1快k個節點,同時向后遍歷,當p2為空,則p1為倒數第k個節點
刪除鏈表重復數據
操作跟冒泡排序差不多,只要它相等,就能刪除了~
查詢鏈表的中間節點
這個算法也挺有趣的:一個每次走1步,一個每次走兩步,走兩步的遍歷完,然后走一步的指針,那就是中間節點
遞歸從尾到頭輸出單鏈表
只要下面還有數據,那就往下找,遞歸是從最后往前翻。
反轉鏈表
有遞歸和非遞歸兩種方式,我覺得是挺難的。可以到我給出的鏈接上查閱~
PS:每個人的實現都會不一樣,所以一些小細節難免會有些變動,也沒有固定的寫法,能夠實現對應的功能即可~
參考資料:
http://www.cnblogs.com/whgk/p/6589920.html
https://www.cnblogs.com/bywallance/p/6726251.html
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