一、链表介绍

  • 链表是有序的列表，但是和数组这一数据结构不同，它在内存中可以是不连续的。如图所示：

  • 链表的主要特点：

    1. 链表是以节点的方式来存储，是链式存储
    2. 每个结点包含data域，next域（指向下一个节点）
    3. 如上图所示，链表的每一个结点不一定是连续存储
    4. 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，这根据实际的需求来确定
  • 单链表（带头结点）逻辑结构如下：

二、单向链表的基本实现

  • 案例：以梁山好汉为对象，创建链表

2.1 节点类HeroNode

//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 + "]";
    }
}

2.2 链表类SingleLinkedList

//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
    public void add(HeroNode 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
    public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
    }

    //修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改
    public void update(HeroNode newHeroNode) {
    }
    
    //删除节点
    public void del(int no) {
    }
    
    //显示链表[遍历]
    public void list() {
    }
}

2.3 增

2.1.1 添加到链表尾部add()

  • 思路分析

    1. 创建一个head节点，作用就是表示单链表的头
    2. 每添加一个节点，就直接加入到链表的最后
    3. 需要创建一个辅助节点变量temp，帮助遍历链表
  • 代码实现
    //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;
    }

2.1.2 按照编号的顺序添加addByOrder()

  • 思路分析

    1. 首先找到新添加的节点的位置，通过辅助变量（指针）遍历实现。
    2. 找到后，新节点.next = temp.next
    3. temp.next = 新节点
    //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;
        }
    }

2.4 删del()

  • 思路分析

    1. 先要找到需要删除的这个节点的<font color="red">前一个</font>节点temp
    2. temp.next = temp.next.next，直接跳过目标节点，达到删除的目的
    3. 被删除（被跳过）的节点，将不会有其他引用指向，会被垃圾回收机制回收
  • 代码实现
    //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);
        }
    }

2.5 改update()

  • 思路分析

    1. 通过辅助指针，遍历找到该节点
    2. 直接替换信息即可
  • 代码实现
    //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);
        }
    }

2.6 查list()

  • 思路分析

    1. 直接遍历，打印即可
  • 代码实现
    //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;
        }
    }

三、基本面试题

3.1 获取单链表节点的个数

  • 思路分析

    • 比较简单，循环遍历节点，判断是否为空，不为空自加1即可
  • 代码实现
    public static int getLength(HeroNode head) {
        if(head.next == null) { //空链表
            return 0;
        }
        int length = 0;
        //定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
        HeroNode cur = head.next;
        while(cur != null) {
            length++;
            cur = cur.next; //遍历
        }
        return length;
    }

3.2 查找单链表中的倒数第k个结点

  • 思路分析：

    1. 暴力法：遍历链表，得到链表的长度size，for循环至size-k即可
    2. 双指针法：定义快指针变量和慢指针变量，慢指针比快指针晚k个节点出发，当快指针到达链表最后时，慢指针位置即为倒数第k个节点
  • 代码实现
//暴力法：
    //查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
    //思路
    //1. 编写一个方法，接收head节点，同时接收一个index 
    //2. index 表示是倒数第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，我们从链表的第一个开始遍历 (size-index)个，就可以得到
    //5. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
    public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
        //判断如果链表为空，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(节点个数)
        int size = getLength(head);
        //第二次遍历  size-index 位置，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; 
        }
        //定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
        HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
        for(int i =0; i< size - index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
        
    }

//双指针法
    public Node findLastIndexNode(int index) {
        if (index < 0) throw new RuntimeException("下标异常");
        Node fast = head.next;//快指针
        Node slow = head.next;//慢指针
        int count = 0;//记录慢指针比快指针差距的节点数量
        while (fast != null) {
            if (count < index) {//没到目标数，快跑，慢不跑
                fast = fast.next;
                count++;
            } else if (count == index) {//当差距为目标差距，快慢指针一起跑
                fast = fast.next;
                slow = slow.next;
            }
        }

        if (count < index) {
            throw new RuntimeException("超过链表长度");
        } else {
            return slow;
        }
    }

3.3 单链表的反转

  • 思路分析

    1. 先定义一个结点reversedHead
    2. 从头到尾遍历原来的链表，每遍历一个结点，就将其取出，并放在新的链表reversedHead的最前端
    3. 原来的链表的head.next = reversedHead.next
  • 代码实现
    //将单链表反转
    public static void reversetList(HeroNode head) {
        //如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
        if(head.next == null || head.next.next == null) {
            return ;
        }
        
        //定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode cur = head.next;
        HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
        HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", "");
        //遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表reverseHead 的最前端
        //动脑筋
        while(cur != null) { 
            next = cur.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点，因为后面需要使用
            cur.next = reverseHead.next;//将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
            reverseHead.next = cur; //将cur 连接到新的链表上
            cur = next;//让cur后移
        }
        //将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
        head.next = reverseHead.next;
    }

3.4 逆序打印链表

  • 思路分析

    • 方式一：先反转，再遍历，但不建议，会破坏原来单链表的结构
    • 方式二：利用<font color = "red">栈</font>。将各个节点压入栈中，利用栈先进后出的特点，实现逆序打印
  • 代码实现
    //可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
    public static void reversePrint(HeroNode head) {
        if(head.next == null) {
            return;//空链表，不能打印
        }
        //创建要给一个栈，将各个节点压入栈
        Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
        HeroNode cur = head.next;
        //将链表的所有节点压入栈
        while(cur != null) {
            stack.push(cur);
            cur = cur.next; //cur后移，这样就可以压入下一个节点
        }
        //将栈中的节点进行打印,pop 出栈
        while (stack.size() > 0) {
            System.out.println(stack.pop()); //stack的特点是先进后出
        }
    }
Last modification：November 28th, 2019 at 03:57 pm
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