数据结构与算法-链表-单链表

文章目录

数据结构与算法-链表-单链表

链表介绍
单链表的介绍
单链表的增删改查：

单链表的添加操作

单链表的修改操作
单链表的删除操作
完整代码：

链表介绍

链表是有序的列表，、但是它在内存中是存储如下

小结:

链表是以节点的方式来存储,是链式存储

每个节点包含 data 域， next 域：指向下一个节点.

如图：发现链表的各个节点不一定是连续存储.

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

单链表的介绍

单链表(带头结点) 逻辑结构示意图如下

单链表的增删改查：

单链表的添加操作

添加（创建）

1.先创建一个head 头节点，作用就是表示单链表的头

2.后面我们每添加一个节点，就直接加入到链表的最后

遍历：

3.通过一个辅助变量遍历，帮助遍历整个链表

初始链表变量

//定义HeroNode ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode {
  int no
  String name;
  String nickName
  HeroNode next
}

添加节点到单向链表

添加（创建）

先创建一个head 头节点，作用就是表示单链表的头
后面我们每添加一个节点，就直接加入到链表的最后

遍历：
通过一个辅助变量遍历，帮助遍历整个链表

//思路，当不考虑编号顺序时
  //1. 找到当前链表的最后节点
  //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遍历 temp
    HeroNode 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
    //将最后这个节点的next 指向 新的节点
    temp.next = heroNode;
  }

第二种添加：

需要按照编号的顺序添加

首先找到新添加的节点的位置, 是通过辅助变量(指针), 通过遍历来搞定
新的节点.next = temp.next
将temp.next = 新的节点

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，因为我们找的temp 是位于 添加位置的前一个节点，否则插入不了
    HeroNode temp = head;
    boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
    while(true) {
      if(temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后
        break; //
      } 
      if(temp.next.no > heroNode.no) { //位置找到，就在temp的后面插入
        break;
      } else if (temp.next.no == heroNode.no) {//说明希望添加的heroNode的编号已然存在
        
        flag = true; //说明编号存在
        break;
      }
      temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
    }
    //判断flag 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 {
      //插入到链表中, temp的后面
      heroNode.next = temp.next;
      temp.next = heroNode;
    }
  }

单链表的修改操作

//修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
  //说明
  //1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
  public void update(HeroNode 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
    HeroNode 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
        flag = true;
        break;
      }
      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);
    }
  }

单链表的删除操作

从单链表中删除一个节点的思路

我们先找到需要删除的这个节点的前一个节点 temp
temp.next = temp.next.next
被删除的节点，将不会有其它引用指向，会被垃圾回收机制回收

//删除节点
  //思路
  //1. head 不能动，因此我们需要一个temp辅助节点找到待删除节点的前一个节点
  //2. 说明我们在比较时，是temp.next.no 和  需要删除的节点的no比较
  public void del(int no) {
    HeroNode temp = head;
    boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
    while(true) {
      if(temp.next == null) { //已经到链表的最后
        break;
      }
      if(temp.next.no == no) {
        //找到的待删除节点的前一个节点temp
        flag = true;
        break;
      }
      temp = temp.next; //temp后移，遍历
    }
    //判断flag
    if(flag) { //找到
      //可以删除
      temp.next = temp.next.next;
    }else {
      System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
    }
  }

单链表的遍历：

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
    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);
      //将temp后移， 一定小心
      temp = temp.next;
    }
  }
}

完整代码：

//定义SingleLinkedList 管理我们的英雄
class SingleLinkedList {
  //先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
  private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
  
  
  //返回头节点
  public HeroNode getHead() {
    return head;
  }

  //添加节点到单向链表
  //思路，当不考虑编号顺序时
  //1. 找到当前链表的最后节点
  //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遍历 temp
    HeroNode 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
    //将最后这个节点的next 指向 新的节点
    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
  //(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，因为我们找的temp 是位于 添加位置的前一个节点，否则插入不了
    HeroNode temp = head;
    boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
    while(true) {
      if(temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后
        break; //
      } 
      if(temp.next.no > heroNode.no) { //位置找到，就在temp的后面插入
        break;
      } else if (temp.next.no == heroNode.no) {//说明希望添加的heroNode的编号已然存在
        
        flag = true; //说明编号存在
        break;
      }
      temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
    }
    //判断flag 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 {
      //插入到链表中, temp的后面
      heroNode.next = temp.next;
      temp.next = heroNode;
    }
  }

  //修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
  //说明
  //1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
  public void update(HeroNode 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
    HeroNode 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
        flag = true;
        break;
      }
      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);
    }
  }
  
  //删除节点
  //思路
  //1. head 不能动，因此我们需要一个temp辅助节点找到待删除节点的前一个节点
  //2. 说明我们在比较时，是temp.next.no 和  需要删除的节点的no比较
  public void del(int no) {
    HeroNode temp = head;
    boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
    while(true) {
      if(temp.next == null) { //已经到链表的最后
        break;
      }
      if(temp.next.no == no) {
        //找到的待删除节点的前一个节点temp
        flag = true;
        break;
      }
      temp = temp.next; //temp后移，遍历
    }
    //判断flag
    if(flag) { //找到
      //可以删除
      temp.next = temp.next.next;
    }else {
      System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
    }
  }
  
  //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
    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);
      //将temp后移， 一定小心
      temp = temp.next;
    }
  }
}

//定义HeroNode ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode {
  public int no;
  public String name;
  public String nickname;
  public HeroNode next; //指向下一个节点
  //构造器
  public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
    this.no = no;
    this.name = name;
    this.nickname = nickname;
  }
  //为了显示方法，我们重新toString
  @Override
  public String toString() {
    return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
  }
  
}

package com.atguigu.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);

    // 测试一下单链表的反转功能
    System.out.println("原来链表的情况~~");
    singleLinkedList.list();
    
//    System.out.println("反转单链表~~");
//    reversetList(singleLinkedList.getHead());
//    singleLinkedList.list();
    
    System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
    reversePrint(singleLinkedList.getHead());
    
/*    
    //加入按照编号的顺序
    singleLinkedList.addByOrder(hero1);
    singleLinkedList.addByOrder(hero4);
    singleLinkedList.addByOrder(hero2);
    singleLinkedList.addByOrder(hero3);
    
    //显示一把
    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(1);
    singleLinkedList.del(4);
    System.out.println("删除后的链表情况~~");
    singleLinkedList.list();
    
  }

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