文章目錄
鏈表LinkedList
1.單向鏈表
1.1 定義HeroNode對象
//定義HeroNode對象
class HeroNode{
//英雄編號
public int no;
//英雄名字
public String name;
//英雄別名
public String nickName;
//指向下一個節點
public HeroNode next;
//構造器
public HeroNode(int no,String name,String nickName) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickName = nickName;
}
//顯示方便--重寫toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
1.2 定義一個單向鏈表
public void add(HeroNode heroNode);添加節點的方法public void addByOrder(HeroNode heroNode);根據排名將英雄插入到指定位置–如果有這個排名則添加失敗–給出提示public void update(HeroNode newHeroNode);修改節點的信息public void showList();顯示鏈表public void del(int no);刪除節點的方法
//定義一個單向鏈表
class SingleLinkedList {
//初始化頭結點--頭結點不動，不存放具體的數據
HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
/**
* 添加節點到單向鏈表：
* 思路：當不考慮編號數據時
* 1.找到當前鏈表的最後節點
* 2.將最後這個節點的next指向新的節點
* */
public void add(HeroNode heroNode) {
//因爲head節點不能動，因爲我們需要一個輔助遍歷temp
HeroNode temp = head;
//遍歷鏈表，找到最後
while(true) {
//找到鏈表的最後
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果沒找到將temp後移
temp = temp.next;
}
//經過上面的循環之後 temp就是最後一個節點了---將temp.next指向新的節點就ok了
temp.next = heroNode;
}
//第二種方式添加節點，根據排名將英雄插入到指定位置--如果有這個排名則添加失敗--給出提示
public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
//因爲頭結點不能動，因此我們仍然通過一個輔助指針（變量）來幫助我們找到添加的位置
//因爲是單鏈表，因爲我們找的temp是位於 添加位置的前一個節點，否則插入不了
HeroNode temp = head;
//flag 標誌添加的編號是否存在，默認爲false
boolean flag = false;
//遍歷隊列
while(true) {
//說明temp已經到鏈表的最後
if(temp.next == null) {
break;
}
//位置找到了，就在temp的後面
if(temp.next.no > heroNode.no) {
break;
}else if(temp.next.no == heroNode.no) {
//說明希望添加的heroNode編號已經存在
flag = true;
break;
}
//後移，遍歷鏈表
temp=temp.next;
}
if(flag) {
System.out.printf("準備插入的英雄編號 %d 已經存在了\n",heroNode.no);
}else {
//插入到鏈表中
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
//修改節點的信息,根據no編號來進行修改，即no編號不能改---根據newHeroNode 的no 來修改
public void update(HeroNode newHeroNode) {
//判斷鏈表是否爲空
if(head.next == null) {
System.out.println("鏈表爲空！");
return;
}
//找到需要修改的節點，根據no編號---定義一個輔助變量
HeroNode temp = head.next;
//來判斷是否存在這個節點
boolean flag = false;
//遍歷鏈表
while(true) {
//遍歷完畢
if(temp == null) {
break;
}
if(temp.no == newHeroNode.no) {
//如果存在 flag = true;
flag = true;
break;
}
//將temp後移
temp = temp.next;
}
//如果存在該節點，進行更新
if(flag) {
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickName = newHeroNode.nickName;
}else {
//如果不存在
System.out.printf("沒有找到 編號 %d 的節點,不能修改\n",newHeroNode.no);
//進行測試修改節點的代碼
}
}
//顯示鏈表
public void showList() {
//判斷鏈表是否爲空
if(head.next == null) {
System.out.println("鏈表爲空！");
return;
}
//因爲頭結點，不能動，因此我們需要一個輔助變量來遍歷
HeroNode temp = head.next;
while(true) {
//如果temp
if(temp == null) {
break;
}
//輸出節點信息
System.out.println(temp);
//將temp後移---一定小心？？？？？
temp = temp.next;
}
}
//刪除節點的方法
public void del(int no) {
/**
* 1.head 不能動，因爲我們需要一個temp輔助節點---找到待刪除節點的前一個節點
* 2.說明我們在比較的時候，是temp.next.no 和需要刪除的節點的no比較
* */
HeroNode temp = head;
//標誌是否找到待刪除的節點
boolean flag = false;
while(true) {
if(temp.next == null) {
break;
}
//找到了要刪除的節點
if(temp.next.no == no) {
flag=true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//判斷flag
if(flag) {
//進行刪除的操作
temp.next = temp.next.next;
}else{
System.out.printf("要刪除的 %d 節點不存在\n",no);
}
}
}
1.3 測試單向鏈表
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//測試一下--添加節點和遍歷節點
HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "松江", "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SingleLinkedList對象
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
//添加數據--鏈表是按照添加順序排序（後面升級）
// singleLinkedList.add(hero1);
// singleLinkedList.add(hero2);
// singleLinkedList.add(hero3);
// singleLinkedList.add(hero4);
//singleLinkedList.add(hero1);造成死循環--這個死循環會讓遍歷一直遍歷
singleLinkedList.addByOrder(hero4);
singleLinkedList.addByOrder(hero2);
singleLinkedList.addByOrder(hero1);
System.out.println("修改前的鏈表");
//遍歷數據
singleLinkedList.showList();
HeroNode hero5 = new HeroNode(4, "沖沖", "豹子王");
singleLinkedList.update(hero5);
System.out.println("修改後的鏈表");
//遍歷數據
singleLinkedList.showList();
singleLinkedList.del(1);
System.out.println("刪除後的數據！");
//遍歷數據
singleLinkedList.showList();
}
}
1.4 求單鏈表中有效節點的個數（新浪面試題 ）
求單鏈表中有效節點的個數（如果該鏈表帶頭結點，不統計頭結點）
public static int getLength(HeroNode head) {
//說明該鏈表爲空鏈表
if(head.next == null) {
return 0;
}
int count = 0;
//注意沒有統計頭結點
while(head.next != null) {
count++;
//後移一個位置
head = head.next;
}
return count;
}
1.5 查找鏈表中的倒數第k個節點（新浪面試題 ）
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head,int index) {
//如果鏈表爲空返回爲null
if(head.next == null) {
System.out.println("鏈表爲空");
return null;
}
//第一次遍歷得到的鏈表的長度
int length = getLength(head);
//第二次遍歷 length-index 位置
if(index <=0 || index > length ) {
//這個是對index的校驗
System.out.println("index不規範");
return null;
}
/**
* 找到倒數第index個節點
* 分析一波：
* 鏈表數據
* 頭 1 2 3 4 length=4
* 倒數第index個
* index = 2
* */
//需要藉助中間節點
HeroNode temp = head.next;
for (int i = 0; i < length-index; i++) {
//初始temp是第一個節點，
temp = temp.next;
}
return temp;
}
1.6 單鏈表的反轉(騰訊面試題)
首先先判斷該鏈表是否有數據
判斷長度是否大於1
設置reverseHead
遍歷鏈表 取數據 然後 加數據
把head.next = reverseHead.next;
public static void reverseList(HeroNode head) {
//第一步
if(head.next == null || head.next.next == null) {
return;
}
//定義一個輔助變量，幫助我們遍歷原來的鏈表
HeroNode cur = head.next;
//指向當前節點的下一個節點
HeroNode next = null;
//第三步
HeroNode reverseHead = new HeroNode(-1,"","");
/**
* 分析一波：解釋一下next的作用
* 遍歷原來的鏈表，每遍歷一個節點，將其取出，並放在新的鏈表reverseHead的最前端
* 原鏈表： Head ---1---2---3
* 經過一次之後： reverseHead ---1
* 經過兩次之後： reverseHead ---2---1
* ...
* */
while(cur!=null) {
//先暫時保存當前節點的下一個節點，因爲後面需要使用
next = cur.next;
//將cur的下一個節點指向新的鏈表的最前端
cur.next = reverseHead.next;
//將cur連接到新的鏈表上
reverseHead.next = cur;
//讓cur後移
cur = next;
}
//實現反轉
head.next = reverseHead.next;
}
1.7 單向鏈表的逆序打印（百度面試題）
- 方法一：就是先把單向鏈表進行反轉然後遍歷打印，這樣存在一個問題：會改變原始的鏈表結構；
- 方法二：利用棧這個數據結構，將各個節點壓入棧，然後利用棧的先進後出的特點來實現；
- 這裏我們使用方法二；
public static void reversePrint(HeroNode head) {
if(head.next == null) {
//空鏈表，不能打印
return;
}
//創建一個棧
Stack<HeroNode> stack = new Stack();
HeroNode cur = head.next;
while(cur!=null) {
//入棧
stack.add(cur);
//後移，進行遍歷
cur = cur.next;
}
//將棧中的節點進行打印
while(stack.size()>0) {
//stack特點是：後進先出
System.out.println(stack.pop());
}
}
TestStack.java
public class TestStack {
public static void main(String[] args) {
Stack<String> stack = new Stack();
//入棧
stack.add("喵喵");
stack.add("喵喵~");
stack.add("喵喵miao~");
//出棧
while(stack.size()>0) {
//pop()就是將棧頂的數據取出
System.out.println(stack.pop());
}
}
}
2. 雙向鏈表
雙向鏈表的遍歷，添加，修改，刪除的操作思路
- 遍歷方法和單鏈表一樣，只是可以向前，也可以向後查找
- 添加 (默認添加到雙向鏈表的最後)
(1) 先找到雙向鏈表的最後這個節點
(2)temp.next = newHeroNode
(3)newHeroNode.pre = temp;- 修改思路和原來的單向鏈表一樣.
- 刪除
(1) 因爲是雙向鏈表，因此，我們可以實現自我刪除某個節點
(2) 直接找到要刪除的這個節點，比如temp
(3)temp.pre.next = temp.next
(4)temp.next.pre = temp.pre;
2.1 定義一個HeroNode2對象
//定義HeroNode2對象,每個HeroNode2對象就是一個節點
class HeroNode2{
//英雄編號
public int no;
//英雄名字
public String name;
//英雄別名
public String nickName;
//指向下一個節點，默認爲null
public HeroNode2 next;
//指向上一個節點，默認爲null
public HeroNode2 pre;
//構造器
public HeroNode2(int no,String name,String nickName) {
this.no = no;
this.name = name;
this.nickName = nickName;
}
//顯示方便--重寫toString
@Override
public String toString() {
return "HeroNode2 [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}
}
2.2 定義一個雙向鏈表
public void add(HeroNode heroNode);添加節點的方法public void update(HeroNode newHeroNode);修改節點的信息public void showList();顯示鏈表public void del(int no);刪除節點的方法
class DoubleLinkedList{
//初始化頭結點--頭結點不動，不存放具體的數據
HeroNode2 head = new HeroNode2(0,"","");
/**
* 返回頭結點
*/
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
/**
* 顯示鏈表
* */
public void showList() {
//判斷鏈表是否爲空
if(head.next == null) {
System.out.println("鏈表爲空！");
return;
}
//因爲頭結點，不能動，因此我們需要一個輔助變量來遍歷
HeroNode2 temp = head.next;
while(true) {
//如果temp
if(temp == null) {
break;
}
//輸出節點信息
System.out.println(temp);
//將temp後移---一定小心
temp = temp.next;
}
}
/**
* 添加節點到鏈表的最後，最後需要修改一下
* */
public void add(HeroNode2 heroNode) {
//因爲head節點不能動，因爲我們需要一個輔助遍歷temp
HeroNode2 temp = head;
//遍歷鏈表，找到最後
while(true) {
//找到鏈表的最後
if(temp.next == null) {
break;
}
//如果沒找到將temp後移
temp = temp.next;
}
//經過上面的循環之後 temp就是最後一個節點了---將temp.next指向新的節點就ok了
//形成一個雙向鏈表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
/**
* 修改節點的信息,根據no編號來進行修改，即no編號不能改---根據newHeroNode 的no 來修改
* 雙向鏈表的修改和單向的邏輯一樣
* */
public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
//判斷鏈表是否爲空
if(head.next == null) {
System.out.println("鏈表爲空！");
return;
}
//找到需要修改的節點，根據no編號---定義一個輔助變量
HeroNode2 temp = head.next;
//來判斷是否存在這個節點
boolean flag = false;
//遍歷鏈表
while(true) {
//遍歷完畢
if(temp == null) {
break;
}
if(temp.no == newHeroNode.no) {
//如果存在 flag = true;
flag = true;
break;
}
//將temp後移
temp = temp.next;
}
//如果存在該節點，進行更新
if(flag) {
temp.name = newHeroNode.name;
temp.nickName = newHeroNode.nickName;
}else {
//如果不存在
System.out.printf("沒有找到 編號 %d 的節點,不能修改\n",newHeroNode.no);
//進行測試修改節點的代碼
}
}
/**
* 刪除節點
* 1.對於雙向鏈表，我們可以直接找到要刪除的這個節點
* 2.找到後，自我刪除即可
*/
public void del(int no) {
//判斷當前鏈表是否爲空
if(head.next == null){
System.out.println("鏈表爲空，無法刪除");
return;
}
/**
* 1.head 不能動，因爲我們需要一個 temp 輔助節點---找到待刪除節點的這一個節點
* 2.說明我們在比較的時候，是temp.next.no 和需要刪除的節點的no比較
* */
HeroNode2 temp = head.next;
//標誌是否找到待刪除的節點
boolean flag = false;
while(true) {
if(temp == null) {
break;
}
//找到了要刪除的節點
if(temp.no == no) {
flag=true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//判斷flag
if(flag) {
//進行刪除的操作
temp.pre.next = temp.next;
//可能會有空指針異常,所以需要添加一個判斷
if(temp.next!=null) {
temp.next.pre = temp.pre;
}
}else{
System.out.printf("要刪除的 %d 節點不存在\n",no);
}
}
}
2.3 測試雙向鏈表
/**
* @author DuanChaojie
* @date 2020年2月23日 下午12:37:54
* @version 1.0
*/
public class DoubleLinkedListDemo {
/*
* 雙向鏈表的測試
* */
public static void main(String[] args) {
System.out.println("雙向鏈表的測試");
//測試一下--添加節點和遍歷節點
HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "松江", "及時雨");
HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "盧俊義","玉麒麟");
HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吳用","智多星");
HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林沖","豹子頭");
//創建一個雙向鏈表
DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
doubleLinkedList.add(hero1);
doubleLinkedList.add(hero2);
doubleLinkedList.add(hero3);
doubleLinkedList.add(hero4);
//顯示雙向鏈表
doubleLinkedList.showList();
//修改
HeroNode2 newHeroNode2 = new HeroNode2(4, "公孫勝","入雲龍");
doubleLinkedList.update(newHeroNode2);
System.out.println("修改後的鏈表情況");
doubleLinkedList.showList();
//刪除
doubleLinkedList.del(2);
System.out.println("刪除後的鏈表");
doubleLinkedList.showList();
}
}
3. 單向循環鏈表
3.1 單向環形鏈表應用場景
Josephu(約瑟夫、約瑟夫環) 問題爲：設編號爲 1，2，… n 的 n 個人圍坐一圈，約定編號爲 k（1<=k<=n）的人從 1 開始報數，數到 m 的那個人出列，它的下一位又從 1 開始報數，數到 m 的那個人又出列，依次類推，直到所有人出列爲止，由此產生一個出隊編號的序列。
用一個不帶頭結點的循環鏈表來處理 Josephu 問題：先構成一個有 n 個結點的單循環鏈表，然後由 k 結點起從 1 開始計數，計到 m 時，對應結點從鏈表中刪除，然後再從被刪除結點的下一個結點又從 1 開始計數，直到最後一個結點從鏈表中刪除算法結束。
3.2 創建一個Boy類
/**
* 創建一個Boy類，表示一個節點
*/
class Boy {
// 編號
private int no;
// 指向下一個節點，默認null
private Boy next;
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;
}
}
3.3 創建環形鏈表
/**
* 創建一個環形的單向鏈表
*/
class CircleSingleLinkedList {
// 創建一個first節點，當前沒有編號
private Boy first = null;
// 添加小孩節點，構成一個環形鏈表
public void addBoy(int nums) {
// 進行nums校驗
if (nums < 1) {
System.out.println("nums的值不正確");
return;
}
// 輔助指針，幫助構建環形鏈表
Boy curBoy = null;
// 使用for循環來創建環形鏈表
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
// 根據編號創建小孩節點
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一個小孩
if (i == 1) {
first = boy;
// 構成環
first.setNext(first);
curBoy = first;
} else {
curBoy.setNext(boy);
boy.setNext(first);
curBoy = boy;
}
}
}
/**
* 遍歷當前循環鏈表
*/
public void showBoy() {
// 判斷鏈表是否爲空
if (first == null) {
System.out.println("鏈表爲空");
return;
}
// 因爲first不能動，因爲我們仍然使用一個輔助指針完成遍歷
Boy curBoy = first;
while (true) {
System.out.printf("小孩的編號 %d \n", curBoy.getNo());
// 說明已經遍歷完畢
if (curBoy.getNext() == first) {
break;
}
// curBoy後移
curBoy = curBoy.getNext();
}
}
}
3.4 添加出圈方法
/**
* 根據用戶的輸入，計算出小孩出圈的順序
*
* @param startNo 表示從第幾個小孩開始數數
* @param countNum 表示數幾下
* @param nums 表示最初有多少小孩在圈中
*/
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
// 先對數據進行校驗
if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
System.out.println("參數輸入有誤");
return;
}
// 創建輔助指針，幫助小孩出圈
// 需要創建一個輔助指針變量helper,事先應該指向環形鏈表的最後這個節點
Boy helper = first;
while (true) {
// 說明helper指向最後小孩節點
if (helper.getNext() == first) {
break;
}
helper = helper.getNext();
}
// 小孩報數前，先讓first和helper移動 k-1 次
for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 當小孩報數時，讓 first 和 helper 指針同時 的移動 countNum - 1 次, 然後出圈
// 這裏是一個循環操作，知道圈中只有一個節點
while (true) {
if (helper == first) {
// 說明圈中只有一個人
break;
}
// 讓first和helper指針同時移動countNum - 1
for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
// 將first指向的節點出圈
first = first.getNext();
helper.setNext(first);
}
System.out.printf("最後留在圈中的小孩的編號%d\n", first.getNo());
}
3.5 測試
public class Josephu {
public static void main(String[] args) {
/**
* 看看構建的環形鏈表以及遍歷
*/
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);
circleSingleLinkedList.showBoy();
circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5);
}
}