Java单链表基本操作

单链表的结构

单链表的存储原理图,head为头节点,他不存放任何的数据,只是充当一个指向链表中真正存放数据的第一个节点的作用,而每个节点中都有一个next引用,指向下一个节点,就这样一节一节往下面记录,直到最后一个节点,其中的next指向null。

代码实现单链表

链表节点的定义

链表是由一个个节点连接形成的,先定义节点类,节点类主要分数据和next指针


public class ListNode {

    public Object data;

    public ListNode next = null;

    ListNode(){
        data = null;
    }

    ListNode(Object data) {
        this.data = data;
    }

}

import java.util.Stack;

public class LinkListDemo {

    private ListNode head;//头节点

    private ListNode cur;//临时节点,游标


    //初始化链表,生成一个无数据的头节点
    LinkListDemo() {
        head = new ListNode();
    }

    public void addNode(Object data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if (head == null) {
            head = node;
        } else {
            cur = head;
            while (cur.next != null) {
                cur = cur.next;
            }
            cur.next = node;
        }

    }

    public int getListLength() {
        int len = 0;
        cur = head;
        while (cur.next != null) {
            cur = cur.next;
            len++;
        }
        return len;
    }

    /**
     * 增加节点到指定的位置
     *
     * @param index
     * @param data
     * @throws Exception
     */
    public void addNodeByIndex(int index, Object data) throws Exception {
        if (index < 1 || index > getListLength() + 1) {
            throw new Exception("插入位置不合法");
        }
        int i = 1;
        ListNode node = new ListNode(data);
        cur = head;
        while (cur.next != null) {
            if (index == i) {
                node.next = cur.next;
                cur.next = node;
                return;
            }
            i++;
            cur = cur.next;
        }
    }

    /**
     * 删除链表指定位置的节点
     *
     * @param index
     * @throws Exception
     */
    public void deleteByIndex(int index) throws Exception {
        if (index < 1 || index > getListLength() + 1) {
            throw new Exception("删除位置不合法");
        }
        int i = 1;
        cur = head;
        while (cur.next != null) {
            if (index == i) {
                cur.next = cur.next.next;
                return;
            }
            i++;
            cur = cur.next;
        }
    }

    /**
     * 从头到尾打印链表的数据
     */
    public void printListFromHead() {
        cur = head;
        while (cur.next != null) {
            System.out.print("{" + cur.next.data + "} ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }

    /**
     * 从尾到头打印链表的数据
     * 利用栈的后进先出的存储特点来实现
     */
    public void printListFromTail() {
        Stack<ListNode> stack = new Stack<>();
        cur = head;
        while (cur.next != null) {
            stack.push(cur.next);
            cur = cur.next;
        }
        while (!stack.empty()) {
            System.out.print("{" + stack.pop().data + "} ");
        }
        System.out.println();
    }

    /**
     * 反转链表
     * 1 → 2 → 3 → Ø,改成 Ø ← 1 ← 2 ← 3
     * 记录下一位,保留上一位元素
     * 返回头结点
     */
    public ListNode reverseList() {
        ListNode prev = null;
        cur = head;
        while (cur != null) {
            //更改引用之前,需要另一个指针来存储下一个节点
            ListNode temp = cur.next;
            cur.next = prev;
            prev = cur;//节点没有引用其上一个节点,因此先存储当前元素
            cur = temp;
        }
        return prev;
    }

    /**
     * 递归反转链表
     * 边界,递归入口,递归出口,返回新的头引用
     * @param head
     * @return
     */
    public ListNode recursiveList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode p = recursiveList(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return p;
    }

    /**
     * 判断是否有环。快慢指针 或者 用哈希表结构判断元素是否被访问过(去重)
     * @param head
     * @return
     */
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null || head.next.next == null) {
            return false;
        }
        ListNode stepOne = head.next;
        ListNode stepTwo = head.next;
        while (stepOne != null && stepTwo != null) {
            stepTwo = stepTwo.next;
            if (stepTwo == null) {
                return false;
            }
            if (stepOne == stepTwo) {
                return true;
            }
            stepOne = stepOne.next;
            stepTwo = stepTwo.next;
        }
        return false;
    }


    /**
     * 通用,可以打印无头链表
     * @param p
     */
    public void printList(ListNode p) {
        cur = p;
        while (cur != null) {
            System.out.print("{" + cur.data + "} ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }


    public static void main(String[] args) throws Exception {
        LinkListDemo list = new LinkListDemo();
        list.addNode(1);
        list.addNode(2);
        list.addNode(3);
        list.addNode(4);
        list.printListFromHead();
//        list.addNodeByIndex(2, 3.3);
//        list.printListFromHead();
//        list.printListFromTail();
        ListNode p = list.reverseList();
        list.printList(p);
        //ListNode p = list.recursiveList(list.head);
        //list.printList(p);
    }

}

 

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