链表

数据结构和算法之链表

链表介绍

链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下

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定

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

package com.yan.linkedlist;

import java.util.Stack;

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);


        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);

        //显示
        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(2);
        System.out.println("删除后的链表情况~~");
        singleLinkedList.list();

    }



}

class SingleLinkedList {
    private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

    //添加节点到单链表
    public void add(HeroNode heroNode) {

        HeroNode temp = head;

        while (true) {

            if (temp.next == null) {
                break;
            }

            temp = temp.next;
        }
        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
    public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;
        while (true){
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no){
                break;
            }else if (temp.next.no == heroNode.no){
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (flag){
            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 {
            heroNode.next = temp.next;
            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;
        }
        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);
            temp = temp.next;
        }
    }
    //修改节点的信息
    public void update(HeroNode newHeroNode) {
        //判断是否为空
        if(head.next == null){
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false;
        while (true){
            if (temp == null){
                break;
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no){
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (flag){
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        }else {
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }

    //删除节点
    public void del(int no) {
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;
        while (true){
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            if (temp.next.no == no){
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;

        }
        if(flag) {
            temp.next = temp.next.next;
        }else {
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }


}

class HeroNode {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode next;//指向下一个节点

    public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }

}

双向链表应用实例

使用带 head 头的双向链表实现 –水浒英雄排行榜

package com.yan.linkedlist;
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 {
    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) {
        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
            }
            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,
    // 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) {
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; // temp 后移，遍历
        }
        // 判断 flag
        if (flag) {
            temp.pre.next = temp.next;
            // 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

    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }
}

单向环形链表应用实例

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。

package com.yan.linkedlist;

public class Josepfu {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否 ok
        CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
        circleSingleLinkedList.addBoy(5);
        circleSingleLinkedList.showBoy();
        //测试小孩出圈是否正确
        circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5); // 2->4->1->5->3
    }
}

class CircleSingleLinkedList {
    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) {
        if (nums < 1) {
            System.out.println("nums 的值不正确");
            return;
        }
        Boy curBoy = null;
        for (int i = 1; i <= nums; i++) {
            // 根据编号，创建小孩节点
            Boy boy = new Boy(i);
            if (i == 1) {
                first = boy;
                first.setNext(first);
                curBoy = first;
            } 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;
        }
        Boy curBoy = first;
        while (true) {
            System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
            if (curBoy.getNext() == first) {
                break;
            }
            curBoy = curBoy.getNext();
        }
    }
    /**
    *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) {
        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());
    }
}

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;
    }
}

---

施工中...