Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之雙向鏈表、環(huán)形鏈表及約瑟夫問題深入理解
一、雙向鏈表
使用帶head頭的雙向鏈表實(shí)現(xiàn) - 水滸英雄排行榜管理單向鏈表的缺點(diǎn)分析:
- 單向鏈表,查找的方向只能是一個(gè)方向,而雙向鏈表可以向前或者向后查找。
- 單向鏈表不能自我刪除,需要靠輔助節(jié)點(diǎn),而雙向鏈表,則可以自我刪除,所以前面我們單鏈表刪除節(jié)點(diǎn)時(shí),總是找到temp,temp時(shí)待刪除節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)(認(rèn)真體會)。
分析雙向鏈表的遍歷,添加,修改,刪除的操作思路
1.遍歷和單鏈表一樣只是可以向前,也可以向后查找
2.添加(默認(rèn)添加到雙向鏈表的最后)
- 先找到雙向鏈表的最后這個(gè)節(jié)點(diǎn)
- temp.next = newHeroNode
- newHeroNode.pre = temp
3.修改思路和原理與單向鏈表一樣
4.刪除
- 因?yàn)闀r(shí)雙向鏈表,因此,我們可以實(shí)現(xiàn)自我刪除某個(gè)節(jié)點(diǎn)
- 直接找到要?jiǎng)h除的這個(gè)節(jié)點(diǎn),比如temp
- temp.pre.next = temp.next
- temp.next.pre = temp.pre
public class DoubleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { // 測試 System.out.println("雙向鏈表的測試"); // 先創(chuàng)建節(jié)點(diǎn) HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及時(shí)雨"); HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "盧俊義", "玉麒麟"); HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吳用", "智多星"); HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林沖", "豹子頭"); // 創(chuàng)建一個(gè)雙向鏈表 DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList(); // 加入 doubleLinkedList.add(hero1); doubleLinkedList.add(hero2); doubleLinkedList.add(hero3); doubleLinkedList.add(hero4); doubleLinkedList.list(); // 修改 HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孫勝", "入云龍"); doubleLinkedList.update(newHeroNode); System.out.println("修改后的鏈表情況"); doubleLinkedList.list(); // 刪除 doubleLinkedList.del(3); System.out.println("刪除后的鏈表情況~~"); doubleLinkedList.list(); } } //創(chuàng)建一個(gè)雙向鏈表的類 class DoubleLinkedList { // 先初始化一個(gè)頭節(jié)點(diǎn),頭節(jié)點(diǎn)不要?jiǎng)?,不存放具體的數(shù)據(jù) private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", ""); // 返回頭節(jié)點(diǎn) public HeroNode2 getHead() { return head; } // 顯示鏈表[遍歷] public void list() { // 判斷鏈表是否為空 if (head.next == null) { System.out.println("鏈表為空"); return; } // 因?yàn)轭^節(jié)點(diǎn),不能動(dòng),因此我們需要一個(gè)輔助變量來遍歷 HeroNode2 temp = head.next; while (true) { // 判斷是否到鏈表最后 if (temp == null) { break; } // 輸出節(jié)點(diǎn)的信息 System.out.println(temp); // 將temp后移,一定小心 temp = temp.next; } } // 添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)到雙向鏈表的最后 public void add(HeroNode2 heroNode) { // 因?yàn)閔ead節(jié)點(diǎn)不能動(dòng),因此我們需要一個(gè)輔助變量temp HeroNode2 temp = head; // 遍歷鏈表,找到最后 while (true) { // 找到鏈表的最后 if (temp.next == null) { break; } // 如果沒有找到最后,將temp后移 temp = temp.next; } // 當(dāng)退出while循環(huán)時(shí),temp就指向了鏈表的最后 // 形成一個(gè)雙向鏈表 temp.next = heroNode; heroNode.pre = temp; } // 修改一個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容,雙向鏈表的節(jié)點(diǎn)內(nèi)容修改和單向鏈表一樣 // 只是節(jié)點(diǎn)類型改成HeroNode2 public void update(HeroNode2 newHeroNode) { // 判斷是否空 if (head.next == null) { System.out.println("鏈表為空~~"); return; } // 找到需要修改的節(jié)點(diǎn),根據(jù)no編號 // 定義一個(gè)輔助變量 HeroNode2 temp = head.next; boolean flag = false;// 表示是否找到該節(jié)點(diǎn) while (true) { if (temp == null) { break;// 已經(jīng)遍歷完鏈表 } if (temp.no == newHeroNode.no) { // 找到 flag = true; break; } temp = temp.next; } // 根據(jù)flag判斷是否找到要修改的節(jié)點(diǎn) if (flag) { temp.name = newHeroNode.name; temp.nickname = newHeroNode.nickname; } else {// 沒有找到 System.out.printf("沒有找到編號 %d 的節(jié)點(diǎn),不能修改\n", newHeroNode.no); } } // 從雙向鏈表中刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn) // 說明 // 1. 對于雙向鏈表,我們可以直接找到要?jiǎng)h除的這個(gè)節(jié)點(diǎn) // 2. 找到后,自我刪除即可 public void del(int no) { // 判斷當(dāng)前鏈表是否為空 if (head.next == null) {// 空鏈表 System.out.println("鏈表為空,無法刪除"); return; } HeroNode2 temp = head.next;// 輔助變量(指針),指向第一個(gè)節(jié)點(diǎn)(與單向鏈表不同) boolean flag = false;// 標(biāo)志是否找到待刪除節(jié)點(diǎn) while (true) { if (temp.next == null) {// 已經(jīng)到鏈表的最后節(jié)點(diǎn)的next break; } if (temp.next.no == no) { // 找到的待刪除節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)temp flag = true; break; } temp = temp.next;// temp后移,遍歷 } // 判斷flag if (flag) {// 找到 // 可以刪除 temp.pre.next = temp.next; // 如果是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn),就不需要執(zhí)行下面的這句話,否則出現(xiàn)空指針 if (temp.next != null) { temp.next.pre = temp.pre; } } else { System.out.printf("要?jiǎng)h除的 %d 節(jié)點(diǎn)不存在\n", no); } } } //定義HeroNode2,每個(gè)HeroNode對象就是一個(gè)節(jié)點(diǎn) class HeroNode2 { public int no; public String name; public String nickname; public HeroNode2 next;// 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn),默認(rèn)為null public HeroNode2 pre;// 指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn),默認(rèn)為null // 構(gòu)造器 public HeroNode2(int no, String name, String nickname) { this.no = no; this.name = name; this.nickname = nickname; } // 為了顯示方便,我們重寫toString @Override public String toString() { return "HeroNode2 [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]"; } }
二、環(huán)形鏈表及其應(yīng)用:約瑟夫問題
環(huán)形鏈表圖示
構(gòu)建一個(gè)單向的環(huán)形鏈表思路
1.先創(chuàng)建第一個(gè)節(jié)點(diǎn),讓 first 指向該節(jié)點(diǎn),并形成環(huán)形
2.后面當(dāng)我們每創(chuàng)建一個(gè)新的節(jié)點(diǎn),就把該節(jié)點(diǎn)加入到已有的環(huán)形鏈表中即可。
遍歷環(huán)形鏈表
1.先讓一個(gè)輔助指針(變量)curBoy,指向 first 節(jié)點(diǎn)
2.然后通過一個(gè) while 循環(huán)遍歷該環(huán)形鏈表即可 cur.Boy.next == first 結(jié)束
約瑟夫問題
1.創(chuàng)建一個(gè)輔助指針(變量)helper,事先應(yīng)該指向環(huán)形鏈表的最后這個(gè)節(jié)點(diǎn)。
2.小孩報(bào)數(shù)前,先讓 first 和 helper 移動(dòng) k -1次(移動(dòng)到報(bào)數(shù)的小孩)
3.當(dāng)小孩報(bào)數(shù)時(shí),讓 first 和 helper 指針同時(shí)的移動(dòng) m - 1次
4.這時(shí)就可以將 first 指向的小孩節(jié)點(diǎn)出圈
first = first.next
helper.next = first
原來 first 指向的節(jié)點(diǎn)就沒有任何引用,就會被回收
public class Josepfu { public static void main(String[] args) { // 測試看看構(gòu)建環(huán)形鏈表,和遍歷是否ok CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList(); circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5個(gè)小孩節(jié)點(diǎn) circleSingleLinkedList.showBoy(); // 測試小孩出圈是否正確 circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5);// 2->4->1->5->3 } } //創(chuàng)建一個(gè)環(huán)形的單向鏈表 class CircleSingleLinkedList { // 創(chuàng)建一個(gè)first節(jié)點(diǎn),當(dāng)前沒有編號 private Boy first = null; // 添加小孩節(jié)點(diǎn),構(gòu)建一個(gè)環(huán)形的鏈表 public void addBoy(int nums) { // nums 做一個(gè)數(shù)據(jù)校驗(yàn) if (nums < 1) { System.out.println("nums的值不正確"); return; } Boy curBoy = null;// 輔助指針,幫助構(gòu)建環(huán)形鏈表 // 使用for來創(chuàng)建環(huán)形鏈表 for (int i = 1; i <= nums; i++) { // 根據(jù)編號,創(chuàng)建小孩節(jié)點(diǎn) Boy boy = new Boy(i); // 如果是第一個(gè)小孩 if (i == 1) { first = boy; first.setNext(first);// 構(gòu)成環(huán)(暫時(shí)是一個(gè)節(jié)點(diǎn)的環(huán)) curBoy = first;// 讓curBoy指向第一個(gè)小孩 } else {// 這塊的操作看不懂,可以回去看一下當(dāng)時(shí)老師視頻里的流程圖,特別好理解?。。。。。。。。。? curBoy.setNext(boy); boy.setNext(first); curBoy = boy; } } } // 遍歷當(dāng)前的環(huán)形鏈表 public void showBoy() { // 判斷鏈表是否為空 if (first == null) { System.out.println("沒有任何小孩~~"); return; } // 因?yàn)閒irst不能動(dòng),因此我們?nèi)匀皇褂靡粋€(gè)輔助指針完成遍歷 Boy curBoy = first; while (true) { System.out.printf("小孩的編號 %d \n", curBoy.getNo()); if (curBoy.getNext() == first) {// 說明已經(jīng)遍歷完畢 break; } curBoy = curBoy.getNext();// curBoy后移 } } // 根據(jù)用戶的輸入,計(jì)算出小孩出圈的順序 /** * @param startNo 表示從第幾個(gè)小孩開始數(shù)數(shù) * @param countNum 表示數(shù)幾下 * @param nums 表示最初有多少小孩在圈中 */ public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) { // 先對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn) if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) { System.out.println("參數(shù)輸入有誤,請重新輸入"); return; } // 創(chuàng)建一個(gè)輔助指針,幫助完成小孩出圈 Boy helper = first; // 需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)輔助指針(變量)helper,事先應(yīng)該指向環(huán)形鏈表的最后這個(gè)節(jié)點(diǎn) while (true) { if (helper.getNext() == first) {// 說明helper指向最后小孩節(jié)點(diǎn) break; } helper = helper.getNext(); } // 小孩報(bào)數(shù)前,先讓first 和 helper 移動(dòng) k - 1次 for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) { first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); } // 當(dāng)小孩報(bào)數(shù)時(shí),讓 first 和 helper 指針同時(shí)的移動(dòng) m -1次,然后出圈 // 這里是一個(gè)循環(huán)操作,直到圈中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn) while (true) { if (helper == first) {// 說明圈中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn) break; } // 讓first 和 helper 指針同時(shí)的移動(dòng) countNum - 1 for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) { first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); } // 這時(shí)first指向的節(jié)點(diǎn),就是要出圈的小孩節(jié)點(diǎn) System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo()); // 這時(shí)將first指向的小孩節(jié)點(diǎn)出圈 first = first.getNext(); helper.setNext(first); } System.out.printf("最后留在圈中的小孩編號%d \n", first.getNo()); } } //創(chuàng)建一個(gè)Boy類,表示一個(gè)節(jié)點(diǎn) class Boy { private int no;// 編號 private Boy next;// 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn),默認(rèn)null public Boy(int no) { this.no = no; } public int getNo() { return no; } public void setNo(int no) { this.no = no; } public Boy getNext() { return next; } public void setNext(Boy next) { this.next = next; } }
到此這篇關(guān)于Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法之雙向鏈表、環(huán)形鏈表及約瑟夫問題深入理解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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