鏈表的原理及java實現(xiàn)代碼示例
一：單向鏈表基本介紹
鏈表是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，和數(shù)組同級。比如，Java中我們使用的ArrayList，其實現(xiàn)原理是數(shù)組。而LinkedList的實現(xiàn)原理就是鏈表了。鏈表在進(jìn)行循環(huán)遍歷時效率不高，但是插入和刪除時優(yōu)勢明顯。下面對單向鏈表做一個介紹。
單鏈表的概念
鏈表是最基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其存儲的你原理圖如下圖所示
上面展示的是一個單鏈表的存儲原理圖，簡單易懂，head為頭節(jié)點，他不存放任何的數(shù)據(jù)，只是充當(dāng)一個指向鏈表中真正存放數(shù)據(jù)的第一個節(jié)點的作用，而每個節(jié)點中都有一個next引用，指向下一個節(jié)點，就這樣一節(jié)一節(jié)往下面記錄，直到最后一個節(jié)點，其中的next指向null。
鏈表有很多種，比如單鏈表，雙鏈表等等。我們就對單鏈表進(jìn)行學(xué)習(xí)，其他的懂了原理其實是一樣的。
單向鏈表是一種線性表，實際上是由節(jié)點（Node）組成的，一個鏈表擁有不定數(shù)量的節(jié)點。其數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存儲是不連續(xù)的，它存儲的數(shù)據(jù)分散在內(nèi)存中，每個結(jié)點只能也只有它能知道下一個結(jié)點的存儲位置。由N各節(jié)點（Node）組成單向鏈表，每一個Node記錄本Node的數(shù)據(jù)及下一個Node。向外暴露的只有一個頭節(jié)點（Head），我們對鏈表的所有操作，都是直接或者間接地通過其頭節(jié)點來進(jìn)行的。
上圖中最左邊的節(jié)點即為頭結(jié)點（Head），但是添加節(jié)點的順序是從右向左的，添加的新節(jié)點會被作為新節(jié)點。最先添加的節(jié)點對下一節(jié)點的引用可以為空。引用是引用下一個節(jié)點而非下一個節(jié)點的對象。因為有著不斷的引用，所以頭節(jié)點就可以操作所有節(jié)點了。
下圖描述了單向鏈表存儲情況。存儲是分散的，每一個節(jié)點只要記錄下一節(jié)點，就把所有數(shù)據(jù)串了起來，形成了一個單向鏈表。
節(jié)點（Node）是由一個需要儲存的對象及對下一個節(jié)點的引用組成的。也就是說，節(jié)點擁有兩個成員：儲存的對象、對下一個節(jié)點的引用。下面圖是具體的說明：
二、單項鏈表的實現(xiàn)
package com.zjn.LinkAndQueue;
/**
* 自定義鏈表設(shè)計
*
* @author zjn
*
*/
public class MyLink {
Node head = null;
// 頭節(jié)點
/**
* 鏈表中的節(jié)點，data代表節(jié)點的值，next是指向下一個節(jié)點的引用
*
* @author zjn
*
*/
class Node {
Node next = null;
// 節(jié)點的引用，指向下一個節(jié)點
int data;
// 節(jié)點的對象，即內(nèi)容
public Node(int data) {
this.data = data;
}
}
/**
* 向鏈表中插入數(shù)據(jù)
*
* @param d
*/
public void addNode(int d) {
Node newNode = new Node(d);
// 實例化一個節(jié)點
if (head == null) {
head = newNode;
return;
}
Node tmp = head;
while (tmp.next != null) {
tmp = tmp.next;
}
tmp.next = newNode;
}
/**
*
* @param index:刪除第index個節(jié)點
* @return
*/
public Boolean deleteNode(int index) {
if (index < 1 || index > length()) {
return false;
}
if (index == 1) {
head = head.next;
return true;
}
int i = 1;
Node preNode = head;
Node curNode = preNode.next;
while (curNode != null) {
if (i == index) {
preNode.next = curNode.next;
return true;
}
preNode = curNode;
curNode = curNode.next;
i++;
}
return false;
}
/**
*
* @return 返回節(jié)點長度
*/
public int length() {
int length = 0;
Node tmp = head;
while (tmp != null) {
length++;
tmp = tmp.next;
}
return length;
}
/**
* 在不知道頭指針的情況下刪除指定節(jié)點
*
* @param n
* @return
*/
public Boolean deleteNode11(Node n) {
if (n == null || n.next == null)
return false;
int tmp = n.data;
n.data = n.next.data;
n.next.data = tmp;
n.next = n.next.next;
System.out.println("刪除成功！");
return true;
}
public void printList() {
Node tmp = head;
while (tmp != null) {
System.out.println(tmp.data);
tmp = tmp.next;
}
}
public static void main(String[] args) {
MyLink list = new MyLink();
list.addNode(5);
list.addNode(3);
list.addNode(1);
list.addNode(2);
list.addNode(55);
list.addNode(36);
System.out.println("linkLength:" + list.length());
System.out.println("head.data:" + list.head.data);
list.printList();
list.deleteNode(4);
System.out.println("After deleteNode(4):");
list.printList();
}
}
三、鏈表相關(guān)的常用操作實現(xiàn)方法
1. 鏈表反轉(zhuǎn)
/**
* 鏈表反轉(zhuǎn)
*
* @param head
* @return
*/
public Node ReverseIteratively(Node head) {
Node pReversedHead = head;
Node pNode = head;
Node pPrev = null;
while (pNode != null) {
Node pNext = pNode.next;
if (pNext == null) {
pReversedHead = pNode;
}
pNode.next = pPrev;
pPrev = pNode;
pNode = pNext;
}
this.head = pReversedHead;
return this.head;
}
2. 查找單鏈表的中間節(jié)點
采用快慢指針的方式查找單鏈表的中間節(jié)點，快指針一次走兩步，慢指針一次走一步，當(dāng)快指針走完時，慢指針剛好到達(dá)中間節(jié)點。
/**
* 查找單鏈表的中間節(jié)點
*
* @param head
* @return
*/
public Node SearchMid(Node head) {
Node p = this.head, q = this.head;
while (p != null && p.next != null && p.next.next != null) {
p = p.next.next;
q = q.next;
}
System.out.println("Mid:" + q.data);
return q;
}
3. 查找倒數(shù)第k個元素
采用兩個指針P1,P2，P1先前移K步，然后P1、P2同時移動，當(dāng)p1移動到尾部時，P2所指位置的元素即倒數(shù)第k個元素 。
/**
* 查找倒數(shù) 第k個元素
*
* @param head
* @param k
* @return
*/
public Node findElem(Node head, int k) {
if (k < 1 || k > this.length()) {
return null;
}
Node p1 = head;
Node p2 = head;
for (int i = 0; i < k; i++)// 前移k步
p1 = p1.next;
while (p1 != null) {
p1 = p1.next;
p2 = p2.next;
}
return p2;
}
4. 對鏈表進(jìn)行排序
/**
* 排序
*
* @return
*/
public Node orderList() {
Node nextNode = null;
int tmp = 0;
Node curNode = head;
while (curNode.next != null) {
nextNode = curNode.next;
while (nextNode != null) {
if (curNode.data > nextNode.data) {
tmp = curNode.data;
curNode.data = nextNode.data;
nextNode.data = tmp;
}
nextNode = nextNode.next;
}
curNode = curNode.next;
}
return head;
}
5. 刪除鏈表中的重復(fù)節(jié)點
/**
* 刪除重復(fù)節(jié)點
*/
public void deleteDuplecate(Node head) {
Node p = head;
while (p != null) {
Node q = p;
while (q.next != null) {
if (p.data == q.next.data) {
q.next = q.next.next;
} else
q = q.next;
}
p = p.next;
}
}
6. 從尾到頭輸出單鏈表，采用遞歸方式實現(xiàn)
/**
* 從尾到頭輸出單鏈表，采用遞歸方式實現(xiàn)
*
* @param pListHead
*/
public void printListReversely(Node pListHead) {
if (pListHead != null) {
printListReversely(pListHead.next);
System.out.println("printListReversely:" + pListHead.data);
}
}
7. 判斷鏈表是否有環(huán)，有環(huán)情況下找出環(huán)的入口節(jié)點
/**
* 判斷鏈表是否有環(huán)，單向鏈表有環(huán)時，尾節(jié)點相同
*
* @param head
* @return
*/
public boolean IsLoop(Node head) {
Node fast = head, slow = head;
if (fast == null) {
return false;
}
while (fast != null && fast.next != null) {
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
if (fast == slow) {
System.out.println("該鏈表有環(huán)");
return true;
}
}
return !(fast == null || fast.next == null);
}
/**
* 找出鏈表環(huán)的入口
*
* @param head
* @return
*/
public Node FindLoopPort(Node head) {
Node fast = head, slow = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
if (slow == fast)
break;
}
if (fast == null || fast.next == null)
return null;
slow = head;
while (slow != fast) {
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
return slow;
}
總結(jié)
以上就是本文關(guān)于鏈表的原理及java實現(xiàn)代碼示例的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站：
Java面試題-實現(xiàn)復(fù)雜鏈表的復(fù)制代碼分享
如有不足之處，歡迎留言指出。
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