java算法--链表

# 虽然这个文章看着很多,但是大多是对于细节的讲解,如果想要快速了解,可以直接观看末尾代码.上面的代码内容都是来自于文章末尾的代码. 很重要的算法，也是比较简单的算法。 但是在java中，因为不存在c和c++中指针这个东西. > 链表是一种物理[存储单元](https://baike.baidu.com/item/存储单元/8727749)上非连续、非顺序的[存储结构](https://baike.baidu.com/item/存储结构/350782)，[数据元素](https://baike.baidu.com/item/数据元素/715313)的逻辑顺序是通过链表中的[指针](https://baike.baidu.com/item/指针/2878304)链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储[数据元素](https://baike.baidu.com/item/数据元素)的数据域，另一个是存储下一个结点地址的[指针](https://baike.baidu.com/item/指针/2878304)域。 相比于[线性表](https://baike.baidu.com/item/线性表/3228081)[顺序结构](https://baike.baidu.com/item/顺序结构/9845234)，操作复杂。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。 java中的指针都是靠其他方式模拟的.比如之前的队列指针是依靠数组下标代替的. 在链表中,java也采用了一种独特的方式来解决这个问题. 以下是链表结构: ```java class HeroNode{ public int no; public String name; public String nickname; public HeroNode next;//指向下一个节点 } ``` 这个代码本身就是一道题,名字起的有点奇怪~~~. 第2,3,4行比较好理解,就是链表中所保存的数据. 第五行复杂一些. 我们发现其中第5行有一个 ```java public HeroNode next;//指向下一个节点 ``` 这里面实际上存储的是下一个节点的引用. 在C中,指针储存的是下一个地址,只不过在java中并不能直接操作地址,只能操作引用.所以将下一个位置的引用直接给next,要想找到下一个节点就直接调用这个next就知道了. 没错,实际上这个节点中的next值包含着下一个节点. 实际上你可以这么理解: (实际上如果你在idea中debug的话,应该也是如此.) .jpg) 因为java中操作的都是引用,实际上并不耗费太多空间 既然知道了这点,我们可以写构造函数了 ```java //构造器 public HeroNode(int no, String name, String nickname) { this.no = no; this.name = name; this.nickname = nickname; } //这个要传入的值主要是这个链表节点的val. ``` 为了能让节点被打印出来,我们也要写一个toString办法 ```java public String toString() { return "HeroNode{" + "no=" + no + ", name='" + name + '\'' + ", nickname='" + nickname + '\'' + '}'; } //为了显示方法，我们重新toString ``` 就这样我们已经将我们的节点定义完毕. 之后就要写节点的功能了. 第一步就是初始化头节点,以及获取头节点的功能. 这个功能还是很用用处的.可以直接找到链表的开头,省去还要保存头节点的麻烦. 在leetcode里面你会遇见这种问题. ```java /初始化一個頭結點 private HeroNode head=new HeroNode(0,"",""); //返回头节点 public HeroNode getHead() { return head; } ``` 这个步骤完成就该制作添加方式了  就是这个步骤. 要明确一下,这个并不是在链表中间插入节点而是在链表的最后加入节点. 也就说只需要遍历整个链表,到尾部位置. ADD ```java /添加節點到單項列表 //思路当不考虑编号顺序时 //1.找到当前链表的最后的节点 //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的遍历temp HeroNode temp=head; //遍历链表找到最后 while (true){ //找到链表的最后了 if (temp.next==null){ // break; } temp=temp.next; //如果没有找到最后 } temp.next=heroNode; } ``` ADDBYORDER 这种方式是按顺序加入到链表中. 采用的方式.jpg) temp指针用来寻找需要插入的位置. 找到之后将node1的next指针指向要插入的节点node2(将node2的引用存入node1的next种),将node2的next指向节点node3(将node3的引用存到节点node2的next中) 概念比较简单. 代码里面有解释的,分开说恐怕会说乱. ```java //第二种方式添加英雄时,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,因为我们找到的temp时位于添加位置的前一个节点,否则加插入不了. HeroNode temp=head; boolean flag=false;//添加的编号是否存在,默认为false //这个循环就是找位置,并不是找到位置直接插入,这也是为什么break,找到位置就跳出 while(true){ if(temp.next==null){ //说明temp已经到了链表的最后了 break; } if(temp.next.no>heroNode.no){ //位置找到,就到temp的后面插入.因为要按顺序插入,所以找到第一个比要插入节点大的节点. break; }else if(temp.next.no==heroNode.no){ flag=true; break; } temp=temp.next; } //判断falg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{ heroNode.next=temp.next;//将加入节点的指针指向下一个节点(temp.next是一个值,表示temp下一个节点) temp.next=heroNode;//(temp.next在这里是一个指针) } } ``` 删除节点 删除节点思路其实比较简单就是让temp辅助节点找到想要删除的位置的前一个位置. ```java temp.next.no==no ``` 找到之后将temp的(要删除目标前一个的)next指向要删除目标的next(要删除目标的下一个). 即: ```java temp.next=temp.next.next; ``` 这里插一嘴: 在链表中移动依靠的是不断的将链表的next赋给自己. ```sql temp=temp.next;//temp后移,遍历 ``` 就像之前说到的一样,因为next存的是引用.所以在每个next中都包含着下一个链表节点的地址,于是就可以不断地调用,直到链表的最后. LIST() 显示链表中所有的元素. 这个依靠的就是上面讲得移动方法. ```java public void list(){ //先判断链表是否为空 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 HeroNode temp=head.next; while (true){ //判断是否到链表最后 if(temp==null){ break; } //输出节点信息(因为已经重写节点的toString了) System.out.println(temp); //将temp向后移, temp=temp.next; } } } ``` 以上就是全部内容 下面放上完整代码 ```java package linkdelist; public class SingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { //进行测试 //先创建节点 HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨"); HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟"); HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星"); HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头"); //创建一个链表 SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList(); // singleLinkedList.add(heroNode1); // singleLinkedList.add(heroNode2); // singleLinkedList.add(heroNode3); // singleLinkedList.add(heroNode4); //加入按照编号的顺序 singleLinkedList.addByOrder(heroNode1); singleLinkedList.addByOrder(heroNode4); singleLinkedList.addByOrder(heroNode2); singleLinkedList.addByOrder(heroNode3); //显示一把 singleLinkedList.list(); //测试修改节点的代码 HeroNode newheroNode = new HeroNode(2, "小路", "小尾巴"); singleLinkedList.update(newheroNode); System.out.println("修改后链表"); singleLinkedList.list(); //删除一个节点 System.out.println("删除一个"); singleLinkedList.del(4); singleLinkedList.list(); System.out.println(); System.out.println(getLength(singleLinkedList.getHead()));//2 //测试一下看看是否得到了倒数第k个节点 HeroNode res=findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),2); System.out.println(res); } //方法:获取到单链表的节点的个数(如果是带头节点的链表,需求不统计头节点) /** *heronode链表的头节点 * 返回有效节点的个数. */ public static int getLength(HeroNode heroNode){ if (heroNode.next==null){ return 0; } int length=0; //定义一个辅助变量,这里我们没有统计头节点 HeroNode cur=heroNode.next; while(cur!=null){ length++; cur=cur.next; } return length; } //查找单链表中的倒数第k个节点[新浪面试题] //思路 //1.编写一个方法接受head节点,同时接受一个index //2.inidex表示的是倒数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,从链表的第一个开始遍历,(size-index个),就可以得到了 public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head,int index){ //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 int size=getLength(head); //第二次遍历,size-index位置,这就是我们倒数的第k个节点 //先做一个index的校验 if(index<=0||index>size){ return null; } //定义一个辅助变量,for循环定位到倒数的index HeroNode cur=head.next; for(int i=0;i