Java实现单向链表
一、前言
最近在回顾数据结构与算法，有部分的算法题用到了栈的思想，说起栈又不得不说链表了。数组和链表都是线性存储结构的基础，栈和队列都是线性存储结构的应用～
本文主要讲解单链表的基础知识点，做一个简单的入门～如果有错的地方请指正
二、回顾与知新
说起链表，我们先提一下数组吧，跟数组比较一下就很理解链表这种存储结构了。
2.1回顾数组
数组我们无论是C、Java都会学过：
数组是一种连续存储线性结构，元素类型相同，大小相等
数组的优点：
存取速度快
数组的缺点：
事先必须知道数组的长度
插入删除元素很慢
空间通常是有限制的
需要大块连续的内存块
插入删除元素的效率很低
2.2链表说明
看完了数组，回到我们的链表：
链表是离散存储线性结构
n个节点离散分配，彼此通过指针相连，每个节点只有一个前驱节点，每个节点只有一个后续节点，首节点没有前驱节点，尾节点没有后续节点。
链表优点：
空间没有限制
插入删除元素很快
链表缺点：
存取速度很慢
链表相关术语介绍，我还是通过上面那个图来说明吧：
确定一个链表我们只需要头指针，通过头指针就可以把整个链表都能推导出来了～
链表又分了好几类：
单向链表
一个节点指向下一个节点
双向链表
一个节点有两个指针域
循环链表
能通过任何一个节点找到其他所有的节点，将两种(双向/单向)链表的最后一个结点指向第一个结点从而实现循环
操作链表要时刻记住的是：
节点中指针域指向的就是一个节点了！
三、Java实现链表
算法：
遍历
查找
清空
销毁
求长度
排序
删除节点
插入节点
首先，我们定义一个类作为节点
数据域
指针域
为了操作方便我就直接定义成public了。
public class Node {
//数据域
public int data;
//指针域，指向下一个节点
public Node next;
public Node() {
}
public Node(int data) {
this.data = data;
}
public Node(int data, Node next) {
this.data = data;
this.next = next;
}
}
3.1创建链表(增加节点)
向链表中插入数据：
找到尾节点进行插入
即使头节点.next为null，不走while循环，也是将头节点与新节点连接的(我已经将head节点初始化过了，因此没必要判断头节点是否为null)～
/**
* 向链表添加数据
*
* @param value 要添加的数据
*/
public static void addData(int value) {
//初始化要加入的节点
Node newNode = new Node(value);
//临时节点
Node temp = head;
// 找到尾节点
while (temp.next != null) {
temp = temp.next;
}
// 已经包括了头节点.next为null的情况了～
temp.next = newNode;
}
3.2遍历链表
上面我们已经编写了增加方法，现在遍历一下看一下是否正确～～～
从首节点开始，不断往后面找，直到后面的节点没有数据：
/**
* 遍历链表
*
* @param head 头节点
*/
public static void traverse(Node head) {
//临时节点，从首节点开始
Node temp = head.next;
while (temp != null) {
System.out.println("关注公众号Java3y：" + temp.data);
//继续下一个
temp = temp.next;
}
}
结果：
3.3插入节点
插入一个节点到链表中，首先得判断这个位置是否是合法的，才能进行插入～
找到想要插入的位置的上一个节点就可以了～
/**
* 插入节点
*
* @param head 头指针
* @param index 要插入的位置
* @param value 要插入的值
*/
public static void insertNode(Node head, int index, int value) {
//首先需要判断指定位置是否合法，
if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
System.out.println("插入位置不合法。");
return;
}
//临时节点，从头节点开始
Node temp = head;
//记录遍历的当前位置
int currentPos = 0;
//初始化要插入的节点
Node insertNode = new Node(value);
while (temp.next != null) {
//找到上一个节点的位置了
if ((index - 1) == currentPos) {
//temp表示的是上一个节点
//将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向
insertNode.next = temp.next;
//将上一个节点的指针域指向要插入的节点
temp.next = insertNode;
return;
}
currentPos++;
temp = temp.next;
}
}
3.4获取链表的长度
获取链表的长度就很简单了，遍历一下，每得到一个节点+1即可～
/**
* 获取链表的长度
* @param head 头指针
*/
public static int linkListLength(Node head) {
int length = 0;
//临时节点，从首节点开始
Node temp = head.next;
// 找到尾节点
while (temp != null) {
length++;
temp = temp.next;
}
return length;
}
3.5删除节点
删除某个位置上的节点其实是和插入节点很像的， 同样都要找到上一个节点。将上一个节点的指针域改变一下，就可以删除了～
/**
* 根据位置删除节点
*
* @param head 头指针
* @param index 要删除的位置
*/
public static void deleteNode(Node head, int index) {
//首先需要判断指定位置是否合法，
if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
System.out.println("删除位置不合法。");
return;
}
//临时节点，从头节点开始
Node temp = head;
//记录遍历的当前位置
int currentPos = 0;
while (temp.next != null) {
//找到上一个节点的位置了
if ((index - 1) == currentPos) {
//temp表示的是上一个节点
//temp.next表示的是想要删除的节点
//将想要删除的节点存储一下
Node deleteNode = temp.next;
//想要删除节点的下一个节点交由上一个节点来控制
temp.next = deleteNode.next;
//Java会回收它，设置不设置为null应该没多大意义了(个人觉得,如果不对请指出哦～)
deleteNode = null;
return;
}
currentPos++;
temp = temp.next;
}
}
3.6对链表进行排序
前面已经讲过了8种的排序算法了【八种排序算法总结】，这次挑简单的冒泡排序吧(其实我是想写快速排序的，尝试了一下感觉有点难…..)
/**
* 对链表进行排序
*
* @param head
*
*/
public static void sortLinkList(Node head) {
Node currentNode;
Node nextNode;
for (currentNode = head.next; currentNode.next != null; currentNode = currentNode.next) {
for (nextNode = head.next; nextNode.next != null; nextNode = nextNode.next) {
if (nextNode.data > nextNode.next.data) {
int temp = nextNode.data;
nextNode.data = nextNode.next.data;
nextNode.next.data = temp;
}
}
}
}
3.7找到链表中倒数第k个节点
这个算法挺有趣的：设置两个指针p1、p2，让p2比p1快k个节点，同时向后遍历，当p2为空，则p1为倒数第k个节点
/**
* 找到链表中倒数第k个节点(设置两个指针p1、p2，让p2比p1快k个节点，同时向后遍历，当p2为空，则p1为倒数第k个节点
*
* @param head
* @param k 倒数第k个节点
*/
public static Node findKNode(Node head, int k) {
if (k < 1 || k > linkListLength(head))
return null;
Node p1 = head;
Node p2 = head;
// p2比怕p1快k个节点
for (int i = 0; i < k - 1; i++)
p2 = p2.next;
// 只要p2为null，那么p1就是倒数第k个节点了
while (p2.next != null) {
p2 = p2.next;
p1 = p1.next;
}
return p1;
}
3.8删除链表重复数据
跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能删除了～
/**
* 删除链表重复数据(跟冒泡差不多，等于删除就是了)
*
* @param head 头节点
*/
public static void deleteDuplecate(Node head) {
//临时节点，(从首节点开始-->真正有数据的节点)
Node temp = head.next;
//当前节点(首节点)的下一个节点
Node nextNode = temp.next;
while (temp.next != null) {
while (nextNode.next != null) {
if (nextNode.next.data == nextNode.data) {
//将下一个节点删除(当前节点指向下下个节点)
nextNode.next = nextNode.next.next;
} else {
//继续下一个
nextNode = nextNode.next;
}
}
//下一轮比较
temp = temp.next;
}
}
3.9查询链表的中间节点
这个算法也挺有趣的：一个每次走1步，一个每次走两步，走两步的遍历完，然后走一步的指针，那就是中间节点
/**
* 查询单链表的中间节点
*/
public static Node searchMid(Node head) {
Node p1 = head;
Node p2 = head;
// 一个走一步，一个走两步，直到为null，走一步的到达的就是中间节点
while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) {
p1 = p1.next;
p2 = p2.next.next;
}
return p1;
}
3.10通过递归从尾到头输出单链表
/**
* 通过递归从尾到头输出单链表
*
* @param head 头节点
*/
public static void printListReversely(Node head) {
if (head != null) {
printListReversely(head.next);
System.out.println(head.data);
}
}
3.11反转链表
/**
* 实现链表的反转
*
* @param node 链表的头节点
*/
public static Node reverseLinkList(Node node) {
Node prev ;
if (node == null || node.next == null) {
prev = node;
} else {
Node tmp = reverseLinkList(node.next);
node.next.next = node;
node.next = null;
prev = tmp;
}
return prev;
}
反转链表参考自：
http://www.cnblogs.com/hanxue112253/p/8533426.html
四、最后
理解链表本身并不难，但做相关的操作就弄得头疼，
head.next next next next ....(算法这方面我还是薄弱啊..脑子不够用了…..)写了两天就写了这么点东西…
操作一个链表只需要知道它的头指针就可以做任何操作了
添加数据到链表中
遍历找到尾节点，插入即可(只要
while(temp.next != null)，退出循环就会找到尾节点)遍历链表
从首节点(有效节点)开始，只要不为null，就输出
给定位置插入节点到链表中
将原本由上一个节点的指向交由插入的节点来指向
上一个节点指针域指向想要插入的节点
首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
找到想要插入位置的上一个节点
获取链表的长度
每访问一次节点，变量++操作即可
删除给定位置的节点
将原本由上一个节点的指向后面一个节点
首先判断该位置是否有效(在链表长度的范围内)
找到想要插入位置的上一个节点
对链表进行排序
使用冒泡算法对其进行排序
找到链表中倒数第k个节点
设置两个指针p1、p2，让p2比p1快k个节点，同时向后遍历，当p2为空，则p1为倒数第k个节点
删除链表重复数据
操作跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能删除了～
查询链表的中间节点
这个算法也挺有趣的：一个每次走1步，一个每次走两步，走两步的遍历完，然后走一步的指针，那就是中间节点
递归从尾到头输出单链表
只要下面还有数据，那就往下找，递归是从最后往前翻。
反转链表
有递归和非递归两种方式，我觉得是挺难的。可以到我给出的链接上查阅～
PS：每个人的实现都会不一样，所以一些小细节难免会有些变动，也没有固定的写法，能够实现功能即可～
参考资料：
http://www.cnblogs.com/whgk/p/6589920.html
https://www.cnblogs.com/bywallance/p/6726251.html
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