一:单向链表基本介绍
链表是一种数据结构,和数组同级。比如,Java中我们使用的ArrayList,其实现原理是数组。而LinkedList的实现原理就是链表了。链表在进行循环遍历时效率不高,但是插入和删除时优势明显。下面对单向链表做一个介绍。
单向链表是一种线性表,实际上是由节点(Node)组成的,一个链表拥有不定数量的节点。其数据在内存中存储是不连续的,它存储的数据分散在内存中,每个结点只能也只有它能知道下一个结点的存储位置。由N各节点(Node)组成单向链表,每一个Node记录本Node的数据及下一个Node。向外暴露的只有一个头节点(Head),我们对链表的所有操作,都是直接或者间接地通过其头节点来进行的。
上图中最左边的节点即为头结点(Head),但是添加节点的顺序是从右向左的,添加的新节点会被作为新节点。最先添加的节点对下一节点的引用可以为空。引用是引用下一个节点而非下一个节点的对象。因为有着不断的引用,所以头节点就可以操作所有节点了。
下图描述了单向链表存储情况。存储是分散的,每一个节点只要记录下一节点,就把所有数据串了起来,形成了一个单向链表。
节点(Node)是由一个需要储存的对象及对下一个节点的引用组成的。也就是说,节点拥有两个成员:储存的对象、对下一个节点的引用。下面图是具体的说明:
二、单项链表的实现
package com.zjn.LinkAndQueue;/**
* 自定义链表设计
*
* @author zjn
*
*/publicclassMyLink {
Node head =null;// 头节点/**
* 链表中的节点,data代表节点的值,next是指向下一个节点的引用
*
* @author zjn
*
*/
class Node {
Node next =null;// 节点的引用,指向下一个节点int data;// 节点的对象,即内容publicNode(int data) {this.data = data;
}
}/**
* 向链表中插入数据
*
* @param d
*/publicvoidaddNode(int d) {
Node newNode =new Node(d);// 实例化一个节点if (head ==null) {
head = newNode;return;
}
Node tmp = head;while (tmp.next !=null) {
tmp = tmp.next;
}
tmp.next = newNode;
}/**
*
* @param index:删除第index个节点
* @return
*/publicbooleandeleteNode(int index) {if (index <1 || index > length()) {returnfalse;
}if (index ==1) {
head = head.next;returntrue;
}int i =1;
Node preNode = head;
Node curNode = preNode.next;while (curNode !=null) {if (i == index) {
preNode.next = curNode.next;returntrue;
}
preNode = curNode;
curNode = curNode.next;
i++;
}returnfalse;
}/**
*
* @return 返回节点长度
*/publicintlength() {int length =0;
Node tmp = head;while (tmp !=null) {
length++;
tmp = tmp.next;
}return length;
}/**
* 在不知道头指针的情况下删除指定节点
*
* @param n
* @return
*/publicbooleandeleteNode11(Node n) {if (n ==null || n.next ==null)returnfalse;int tmp = n.data;
n.data = n.next.data;
n.next.data = tmp;
n.next = n.next.next;
System.out.println("删除成功!");returntrue;
}publicvoidprintList() {
Node tmp = head;while (tmp !=null) {
System.out.println(tmp.data);
tmp = tmp.next;
}
}publicstaticvoidmain(String[] args) {
MyLink list =new MyLink();
list.addNode(5);
list.addNode(3);
list.addNode(1);
list.addNode(2);
list.addNode(55);
list.addNode(36);
System.out.println("linkLength:" + list.length());
System.out.println("head.data:" + list.head.data);
list.printList();
list.deleteNode(4);
System.out.println("After deleteNode(4):");
list.printList();
}
}
三、链表相关的常用操作实现方法
1. 链表反转
/**
* 链表反转
*
* @param head
* @return
*/public NodeReverseIteratively(Node head) {
Node pReversedHead = head;
Node pNode = head;
Node pPrev =null;while (pNode !=null) {
Node pNext = pNode.next;if (pNext ==null) {
pReversedHead = pNode;
}
pNode.next = pPrev;
pPrev = pNode;
pNode = pNext;
}this.head = pReversedHead;returnthis.head;
}
2. 查找单链表的中间节点
采用快慢指针的方式查找单链表的中间节点,快指针一次走两步,慢指针一次走一步,当快指针走完时,慢指针刚好到达中间节点。
/**
* 查找单链表的中间节点
*
* @param head
* @return
*/public NodeSearchMid(Node head) {
Node p =this.head, q =this.head;while (p !=null && p.next !=null && p.next.next !=null) {
p = p.next.next;
q = q.next;
}
System.out.println("Mid:" + q.data);return q;
}
3. 查找倒数第k个元素
采用两个指针P1,P2,P1先前移K步,然后P1、P2同时移动,当p1移动到尾部时,P2所指位置的元素即倒数第k个元素 。
/**
* 查找倒数 第k个元素
*
* @param head
* @param k
* @return
*/public NodefindElem(Node head,int k) {if (k <1 || k >this.length()) {returnnull;
}
Node p1 = head;
Node p2 = head;for (int i =0; i < k; i++)// 前移k步
p1 = p1.next;while (p1 !=null) {
p1 = p1.next;
p2 = p2.next;
}return p2;
}
4. 对链表进行排序
/**
* 排序
*
* @return
*/public NodeorderList() {
Node nextNode =null;int tmp =0;
Node curNode = head;while (curNode.next !=null) {
nextNode = curNode.next;while (nextNode !=null) {if (curNode.data > nextNode.data) {
tmp = curNode.data;
curNode.data = nextNode.data;
nextNode.data = tmp;
}
nextNode = nextNode.next;
}
curNode = curNode.next;
}return head;
}
5. 删除链表中的重复节点
/**
* 删除重复节点
*/publicvoiddeleteDuplecate(Node head) {
Node p = head;while (p !=null) {
Node q = p;while (q.next !=null) {if (p.data == q.next.data) {
q.next = q.next.next;
}else
q = q.next;
}
p = p.next;
}
}
6. 从尾到头输出单链表,采用递归方式实现
/**
* 从尾到头输出单链表,采用递归方式实现
*
* @param pListHead
*/publicvoidprintListReversely(Node pListHead) {if (pListHead !=null) {
printListReversely(pListHead.next);
System.out.println("printListReversely:" + pListHead.data);
}
}
7. 判断链表是否有环,有环情况下找出环的入口节点
/**
* 判断链表是否有环,单向链表有环时,尾节点相同
*
* @param head
* @return
*/publicbooleanIsLoop(Node head) {
Node fast = head, slow = head;if (fast ==null) {returnfalse;
}while (fast !=null && fast.next !=null) {
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;if (fast == slow) {
System.out.println("该链表有环");returntrue;
}
}return !(fast ==null || fast.next ==null);
}/**
* 找出链表环的入口
*
* @param head
* @return
*/public NodeFindLoopPort(Node head) {
Node fast = head, slow = head;while (fast !=null && fast.next !=null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;if (slow == fast)break;
}if (fast ==null || fast.next ==null)returnnull;
slow = head;while (slow != fast) {
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}return slow;
}