1.3 链表（Linked List）
本文最后更新于 2024-07-06，文章内容可能已经过时。
1.3 链表（Linked List）
一. 定义
链表是一种物理存储上非连续，数据元素的逻辑顺序通过链表中的指针链接次序，实现的一种线性存储结构。链表由一系列节点（链表中每一个元素称为节点）组成，节点在运行时动态生成 （malloc），每个节点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个节点地址的指针域。
头结点： 为了更加方便地对链表进行操作，会在单链表的第一个结点前附设一个
结点，称为头结点。头结点的数据域可以不存储任何信息，也可以存储如线性表的长度等附加信息，用于表示单链表头。头结点的指针域存储指向第一个结点的指针。头结点不一定是链表的必需要素。头指针：头指针是指链表指向第一个结点的指针，若链表有头结点，则是指向头结点的指针。头指针具有标志作用，所以常用头指针冠以链表的名字。无论链表是否为空，头指针均不为空。头指针是链表的必要元素。
二. 特点
三. 单链表的增删改查、
/**
* desc:单链表的创建和应用
* @author GreyPigeon mail:2371849349@qq.com
* @since 2024-01-08-22:18
**/
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();
//添加节点
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero4);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
//按照编号的顺序添加
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
//显示链表
singleLinkedList.list();
}
}
//定义SingleLinkedList 单向链表来管理英雄
class SingleLinkedList{
//先初始化一个头结点, 头结点不要动, 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
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 temp
HeroNode temp = head;
//遍历链表，找到最后
while(true){
//找到链表最后
if (temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后，就将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
//将最后这个绩点的next指向新的节点
temp.next = heroNode;
}
//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;
}
//因为头结点不能动，因此需要一个辅助变量来遍历
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
//将temp后移
temp = temp.next;
}
}
//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.
//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);
}
}
}
//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;
}
//重写toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
}
四. 练习
/**
*方法：获取到单链表的节点的个数(如果是带头结点的链表，需求不统计头节点)
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的就是有效节点的个数
*/
public static int getLength(HeroNode head) {
if(head.next == null) { //空链表
return 0;
}
int length = 0;
//定义一个辅助的变量, 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;
}
/**
* 实现链表的逆序打印
* 可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
* 栈的先进后出并不会改变单链表节点的结构
* @param head
* @return void
**/
public static void reversePrint(HeroNode head){
if (head.next == null) {
return; //空链表，不能打印
}
//创建一个栈，将各个结点压入栈
Stack<HeroNode> stack = new Stack<>();
HeroNode cur = head.next;
//通过循环将链表中的所有结点压入栈中
while (cur != null) {
stack.push(cur); //入栈：add()或push()
cur = cur.next; //cur后移
}
//将栈中的结点进行打印，出栈：pop()
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop()); //stack的特点是先进后出
}
}
/**
* 将单链表反转
* @param head
* @return void
**/
public static void reversetList(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，并放在新的链表 reverseHead 的最前端
while(cur != null) {
next = cur.next;//先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的链表的最前端
reverseHead.next = cur; //将cur 连接到新的链表上
cur = next;//让cur后移
}
//最后将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
head.next = reverseHead.next;
}
/**
* 查找单链表中的倒数第k个结点 【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. 先把链表从头到尾遍历，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. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
* @param head
* @param index
* @return com.hgh.linkedlist.HeroNode
**/
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
}
//第一个遍历得到链表的长度(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;
}
//定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
for(int i =0; i< size - index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
}
五. 单向链表完整代码
/**
* desc:单链表的创建和应用
* @author GreyPigeon mail:2371849349@qq.com
* @since 2024-01-08-22:18
**/
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();
//添加节点
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero4);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
//按照编号的顺序添加
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
singleLinkedList.addByOrder(hero3);
//显示链表
singleLinkedList.list();
//测试1：求单链表中有效节点的个数
System.out.println("有效的结点个数为：" + getLength(singleLinkedList.getHead()));
//测试2：获取倒数第k个结点
HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 3);
System.out.println("res: " + res);
// 测试3：:单链表的反转功能
System.out.println("原来链表的情况~~");
singleLinkedList.list();
System.out.println("反转单链表~~");
reversetList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
// 测试4：:逆序打印单链表
System.out.println("逆序打印单链表(但不改变单链表的结构）");
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
}
/**
*方法：获取到单链表的节点的个数(如果是带头结点的链表，需求不统计头节点)
* @param head 链表的头节点
* @return 返回的就是有效节点的个数
*/
public static int getLength(HeroNode head) {
if(head.next == null) { //空链表
return 0;
}
int length = 0;
//定义一个辅助的变量, 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;
}
/**
* 实现链表的逆序打印
* 可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
* 栈的先进后出并不会改变单链表节点的结构
* @param head
* @return void
**/
public static void reversePrint(HeroNode head){
if (head.next == null) {
return; //空链表，不能打印
}
//创建一个栈，将各个结点压入栈
Stack<HeroNode> stack = new Stack<>();
HeroNode cur = head.next;
//通过循环将链表中的所有结点压入栈中
while (cur != null) {
stack.push(cur); //入栈：add()或push()
cur = cur.next; //cur后移
}
//将栈中的结点进行打印，出栈：pop()
while (stack.size() > 0) {
System.out.println(stack.pop()); //stack的特点是先进后出
}
}
/**
* 将单链表反转
* @param head
* @return void
**/
public static void reversetList(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，并放在新的链表 reverseHead 的最前端
while(cur != null) {
next = cur.next;//先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的链表的最前端
reverseHead.next = cur; //将cur 连接到新的链表上
cur = next;//让cur后移
}
//最后将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
head.next = reverseHead.next;
}
/**
* 查找单链表中的倒数第k个结点 【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. 先把链表从头到尾遍历，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. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
* @param head
* @param index
* @return com.hgh.linkedlist.HeroNode
**/
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
}
//第一个遍历得到链表的长度(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;
}
//定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
for(int i =0; i< size - index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
}
//定义SingleLinkedList 单向链表来管理英雄
class SingleLinkedList{
//先初始化一个头结点, 头结点不要动, 不存放具体的数据
private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
public HeroNode getHead() {
return head;
}
//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
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 temp
HeroNode temp = head;
//遍历链表，找到最后
while(true){
//找到链表最后
if (temp.next == null) {
break;
}
//如果没有找到最后，就将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
//将最后这个绩点的next指向新的节点
temp.next = heroNode;
}
//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;
}
//因为头结点不能动，因此需要一个辅助变量来遍历
HeroNode temp = head.next;
while (true) {
//判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
//输出节点的信息
System.out.println(temp);
//将temp后移
temp = temp.next;
}
}
//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.
//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);
}
}
}
//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;
}
//重写toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickname='" + nickname + '\'' +
'}';
}
}
六. 双向链表(double linkde list)
双向链表是在单链表的每个结点中，在设置一个指向其前驱结点的指针域。双向链表是单链表中扩展出来的结构，所以它的很多操作是和单链表相同的（只涉及到一个方向的指针：如查找，求长度）。
双向链表与单向链表的区别：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。单向链表怀能自我删除，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。
具体代码如下：
/**
* desc: 双向链表的创建和应用
* @author GreyPigeon mail:2371849349@qq.com
* @since 2024-01-09-17:16
**/
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 测试
System.out.println("双向链表的测试");
// 先创建节点
HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
// 创建一个双向链表
DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.add(hero1);
doubleLinkedList.add(hero2);
doubleLinkedList.add(hero3);
doubleLinkedList.add(hero4);
doubleLinkedList.list();
// 修改
HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
doubleLinkedList.update(newHeroNode);
System.out.println("修改后的链表情况");
doubleLinkedList.list();
// 删除
doubleLinkedList.del(3);
System.out.println("删除后的链表情况~~");
doubleLinkedList.list();
}
}
// 创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
// 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
// 返回头节点
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
// 遍历双向链表的方法
// 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
HeroNode2 temp = head.next;
while (true) {
// 判断是否到链表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 输出节点的信息
System.out.println(temp);
// 将temp后移， 一定小心
temp = temp.next;
}
}
// 添加一个节点到双向链表的最后.
public void add(HeroNode2 heroNode) {
// 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
HeroNode2 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
// 形成一个双向链表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
// 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
// 只是 节点类型改成 HeroNode2
public void update(HeroNode2 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
HeroNode2 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);
}
}
// 从双向链表中删除一个节点,
// 说明
// 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
// 2 找到后，自我删除即可
public void del(int no) {
// 判断当前链表是否为空
if (head.next == null) {// 空链表
System.out.println("链表为空，无法删除");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
while (true) {
if (temp == null) { // 已经到链表的最后
break;
}
if (temp.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;[单向链表]
temp.pre.next = temp.next;
// 这里我们的代码有问题?
// 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
} else {
System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
}
}
}
// 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为null
public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为null
// 构造器
public HeroNode2(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 + "]";
}
}
练习案例
/**
* 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
* @return void
**/
public void addByOrder(HeroNode2 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
HeroNode2 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.pre = temp;
heroNode.next = temp.next;
if (temp.next != null) {
temp.next.pre = heroNode;
}
temp.next = heroNode;
}
}
八. （单向）循环链表
将单链表中终端结点的指针端由空指针改为指向头结点，就使整个单链表形成一个环，这种头尾相接的单链表称为单循环链表，简称循环链表（circular linked list）。
创建一个循环链表
- 先创建第一个节点，让first指向该节点，并形成环形
- 每创建一个新的节点，就把该节点，加入到已有的环形链表中即可。
遍历循环链表
- 先让一个辅助指针（变量）temp,指向frst结点。
- 然后通过一个while循环遍历该循环链表即可，当temp = first时结束循环。
练习案例
/**
* desc: 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。
* 步骤
* 1.需要创建一个辅助指针（变量）helper,事先应该指向环形链表的最后这个节点。
* 2.当小孩报数前，让first和helper移动 k-1 次
* 3.当小孩报数时，让first和helper指针同时的移动m-1次
* 4.这时就可以将t指向的小孩节点出圈：first first.next，helper.next =first
* （原来ist指向的节点就没有任何引用，就会被回收）
* @author GreyPigeon mail:2371849349@qq.com
* @since 2024-01-09-21:58
**/
public class Josepfu {
public static void main(String[] args) {
// 测试循环链表
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(125);// 加入num个小孩节点
circleSingleLinkedList.showBoy();
//测试小孩出圈是否正确
circleSingleLinkedList.countBoy(10, 20, 125);
}
}
// 创建一个单向循环链表
class CircleSingleLinkedList {
// 创建一个first节点,当前没有编号
private Boy first = null;
// 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
public void addBoy(int nums) {
// nums 做一个数据校验
if (nums < 1) {
System.out.println("nums的值不正确");
return;
}
Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
// 使用for来创建我们的环形链表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
// 根据编号，创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一个小孩
if (i == 1) {
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 showBoy() {
// 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
Boy 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(); // curBoy后移
}
}
/**
* 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 表示最初有多少小孩在圈中
*/
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
// 先对数据进行校验
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
return;
}
// 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
Boy helper = first;
// 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
while (true) {
if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次
for(int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次, 然后出圈
//这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
while(true) {
if(helper == first) { //说明圈中只有一个节点
break;
}
//让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
for(int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
//这时将first指向的小孩节点出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first); //
}
System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
}
}
// 创建一个Boy类，表示一个节点
class Boy {
private int no;// 编号
private Boy next; // 指向下一个节点,默认null
public Boy(int no) {
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
}
参考自：《大话数据结构》、尚硅谷
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本文是原创文章，采用 CC BY-NC-ND 4.0 协议，完整转载请注明来自 程序员Graypigeon
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