Java數據結構與算法 |單鏈表(Linked List)的實現


一、單鏈表介紹

單鏈表是一個有序列表,以節點的方式鏈式存儲信息,但節點不一定連續,每一個節點包括data域和next域。

  • data域:用來存放數據。
  • next域:指向下一個節點。

在這裏插入圖片描述

鏈表分爲帶頭節點的鏈表不帶頭節點的鏈表

  • 單鏈表(帶頭節點)
    在這裏插入圖片描述
  • 單鏈表(不帶頭節點)
    在這裏插入圖片描述

二、單鏈表的實現

需求:使用帶head頭的單向鏈表實現–水滸英雄排行榜管理。
1)完成對英雄的增刪改查
2)第一種方法在添加英雄時,直接添加到鏈表的尾部
3)第二種方式在添加英雄時,根據排名將英雄插入到指定位置(如果已有這個排名,則添加失敗,並給出提示)

1.單鏈表的創建(添加)

1.1尾添加

尾添加的思路

先創建一個head頭節點,作用就是表示單鏈表的頭。
然後每添加一個節點,就直接加入到鏈表的最後。

尾添加即:不考慮編號順序,找到當前鏈表的最後節點,將最後這個節點的next指向新的節點。
在這裏插入圖片描述
代碼實現

	// 添加方式1:尾添加
	public void add(HeroNode heroNode) {
		// 因爲head頭不能動,因此需要一個輔助變量(指針)temp
		HeroNode temp = head;
		while (true) {
			// 如果遍歷到鏈表的最後
			if (temp.next == null) {
				break;
			}
			// temp指針後移
			temp = temp.next;
		}
		// 當退出循環時,temp指向鏈表的最後
		temp.next = heroNode;
	}

1.2按排名添加

按排名添加的思路
先通過輔助變量(temp指針)找到新添加的節點的位置。
新節點.next=temp.next;
temp.next=新的節點;

在這裏插入圖片描述

代碼實現

	// 添加方式2:根據排名添加
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;// 藉助輔助指針
		boolean flag = false;// 添加的編號是否存在
		while (true) {
			if (temp.next == null) {// 遍歷到結尾
				break;
			}
			if (temp.next.no > heroNode.no) {// 位置找到,就在temp的後面插入
				break;
			} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 該編號已存在
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 後移,遍歷當前鏈表
		}
		if (flag) {
			// 不能添加
			System.out.printf("準備插入的英雄的編號%d已經存在,不能加入\n", heroNode.no);
		} else {
			// 插入到temp的後面
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}
	}

2.單鏈表節點的修改

修改的思路
通過遍歷先找到該節點。
temp.name =newHeroNode.name;temp.nickname=newHeroNode.nickname;

代碼實現

	// 修改節點信息,根據節點的no屬性修改其他信息
	public void update(HeroNode newHeroNode) {
		// 空鏈表無法修改節點信息
		if (head.next == null) {
			System.out.println("鏈表爲空~");
			return;
		}
		// 根據no排名找到需要修改的節點
		HeroNode temp = head.next;
		boolean flag = false;// flag表示是否找到需要修改的節點
		while (true) {
			if (temp == null) {
				// 遍歷到結尾
				break;
			}
			if (temp.no == newHeroNode.no) {
				// 找到
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 後移
		}
		if (flag) {
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		} else {
			System.out.printf("沒有找到編號爲%d的節點,不能修改\n", newHeroNode.no);
		}
	}

3.單鏈表節點的刪除

刪除的思路

找到需要刪除的節點的前一個節點。
temp.next=temp.next.next
被刪除的節點,將不會有其它引用指向,會被垃圾回收機制回收。
在這裏插入圖片描述
代碼實現

	public void delete(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;// 是否找到待刪除節點
		while (true) {
			if (temp.next == null) {
				// 遍歷到結尾
				break;
			}
			if (temp.next.no == no) {
				// 找到了待刪除節點的前一個節點
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 後移
		}
		if (flag) {
			// 可以刪除
			temp.next = temp.next.next;
		} else {
			System.out.printf("要刪除的%d節點不存在\n", no);
		}
	}

4.單鏈表的完整實現

package com.gql.linkedlist;

/**
 * 單鏈表
 * 
 * @guoqianliang
 *
 */
public class SingleLinkedListDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 創建節點
		HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及時雨");
		HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "盧俊義", "玉麒麟");
		HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吳用", "智多星");
		HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林沖", "豹子頭");
		// 創建單向鏈表
		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
		// 加入
		singleLinkedList.addByOrder(hero1);
		singleLinkedList.addByOrder(hero4);
		singleLinkedList.addByOrder(hero3);
		singleLinkedList.addByOrder(hero2);

		singleLinkedList.list();

		// 測試修改節點
		HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小盧", "玉麒麟~");
		singleLinkedList.update(newHeroNode);
		System.out.println("修改後的鏈表情況:");
		singleLinkedList.list();

		// 刪除一個節點
		singleLinkedList.delete(1);
		singleLinkedList.delete(2);
		singleLinkedList.delete(3);
		singleLinkedList.delete(4);
		System.out.println("刪除後的鏈表情況:");
		singleLinkedList.list();

	}
}

//定義SingleLinkedList,管理英雄
class SingleLinkedList {
	// 初始化頭結點,不存放具體數據
	private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");

	// 添加方式1:尾添加
	// 思路:
	// 1.找到當前鏈表的最後節點
	// 2.將這個最後的節點的next指向新的節點
	public void add(HeroNode heroNode) {
		// 因爲head頭不能動,因此需要一個輔助變量(指針)temp
		HeroNode temp = head;
		while (true) {
			// 如果遍歷到鏈表的最後
			if (temp.next == null) {
				break;
			}
			// temp指針後移
			temp = temp.next;
		}
		// 當退出循環時,temp指向鏈表的最後
		temp.next = heroNode;
	}

	// 添加方式2:根據排名添加
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;// 藉助輔助指針
		boolean flag = false;// 添加的編號是否存在
		while (true) {
			if (temp.next == null) {// 遍歷到結尾
				break;
			}
			if (temp.next.no > heroNode.no) {// 位置找到,就在temp的後面插入
				break;
			} else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 該編號已存在
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 後移,遍歷當前鏈表
		}
		if (flag) {
			// 不能添加
			System.out.printf("準備插入的英雄的編號%d已經存在,不能加入\n", heroNode.no);
		} else {
			// 插入到temp的後面
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}
	}

	// 修改節點信息,根據節點的no屬性修改其他信息
	public void update(HeroNode newHeroNode) {
		// 空鏈表無法修改節點信息
		if (head.next == null) {
			System.out.println("鏈表爲空~");
			return;
		}
		// 根據no排名找到需要修改的節點
		HeroNode temp = head.next;
		boolean flag = false;// flag表示是否找到需要修改的節點
		while (true) {
			if (temp == null) {
				// 遍歷到結尾
				break;
			}
			if (temp.no == newHeroNode.no) {
				// 找到
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 後移
		}
		if (flag) {
			temp.name = newHeroNode.name;
			temp.nickname = newHeroNode.nickname;
		} else {
			System.out.printf("沒有找到編號爲%d的節點,不能修改\n", newHeroNode.no);
		}
	}

	// 刪除節點
	// 思路:
	// 1.找到需要刪除節點的前一個節點
	// 2.temp.next=temp.next.next
	// 3.被刪除的節點將會被垃圾回收機制回收
	public void delete(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;// 是否找到待刪除節點
		while (true) {
			if (temp.next == null) {
				// 遍歷到結尾
				break;
			}
			if (temp.next.no == no) {
				// 找到了待刪除節點的前一個節點
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;// 後移
		}
		if (flag) {
			// 可以刪除
			temp.next = temp.next.next;
		} else {
			System.out.printf("要刪除的%d節點不存在\n", no);
		}

	}

	// 顯示鏈表[遍歷]
	public void list() {
		// 空鏈表直接返回
		if (head.next == null) {
			System.out.println("鏈表爲空");
			return;
		}
		// 仍然使用輔助變量(指針),進行循環
		HeroNode temp = head.next;
		while (true) {
			if (temp == null) {
				break;
			}
			System.out.println(temp);
			// 將temp後移
			temp = temp.next;
		}

	}
}

//定義HeroNode,每一個HeroNode就是一個節點
class HeroNode {
	public int no;// 排名
	public String name;
	public String nickname;// 暱稱
	public HeroNode next;// 指向下一個節點

	// 構造器
	public HeroNode() {
		super();
	}

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

	// 重寫toString
	@Override
	public String toString() {
		return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
	}
}

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