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頭的雙向鏈表實現(xiàn) - 水滸英雄排行榜管理單向鏈表的缺點分析:
- 單向鏈表,查找的方向只能是一個方向,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,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)點時,總是找到temp,temp時待刪除節(jié)點的前一個節(jié)點(認真體會)。

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(默認添加到雙向鏈表的最后)
- 先找到雙向鏈表的最后這個節(jié)點
- temp.next = newHeroNode
- newHeroNode.pre = temp
3.修改思路和原理與單向鏈表一樣
4.刪除
- 因為時雙向鏈表,因此,我們可以實現(xiàn)自我刪除某個節(jié)點
- 直接找到要刪除的這個節(jié)點,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
HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及時雨");
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)建一個雙向鏈表的類
class DoubleLinkedList {
// 先初始化一個頭節(jié)點,頭節(jié)點不要動,不存放具體的數(shù)據(jù)
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
// 返回頭節(jié)點
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;
}
// 因為頭節(jié)點,不能動,因此我們需要一個輔助變量來遍歷
HeroNode2 temp = head.next;
while (true) {
// 判斷是否到鏈表最后
if (temp == null) {
break;
}
// 輸出節(jié)點的信息
System.out.println(temp);
// 將temp后移,一定小心
temp = temp.next;
}
}
// 添加一個節(jié)點到雙向鏈表的最后
public void add(HeroNode2 heroNode) {
// 因為head節(jié)點不能動,因此我們需要一個輔助變量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;
}
// 當退出while循環(huán)時,temp就指向了鏈表的最后
// 形成一個雙向鏈表
temp.next = heroNode;
heroNode.pre = temp;
}
// 修改一個節(jié)點的內(nèi)容,雙向鏈表的節(jié)點內(nèi)容修改和單向鏈表一樣
// 只是節(jié)點類型改成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,根據(jù)no編號
// 定義一個輔助變量
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false;// 表示是否找到該節(jié)點
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
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,不能修改\n", newHeroNode.no);
}
}
// 從雙向鏈表中刪除一個節(jié)點
// 說明
// 1. 對于雙向鏈表,我們可以直接找到要刪除的這個節(jié)點
// 2. 找到后,自我刪除即可
public void del(int no) {
// 判斷當前鏈表是否為空
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),指向第一個節(jié)點(與單向鏈表不同)
boolean flag = false;// 標志是否找到待刪除節(jié)點
while (true) {
if (temp.next == null) {// 已經(jīng)到鏈表的最后節(jié)點的next
break;
}
if (temp.next.no == no) {
// 找到的待刪除節(jié)點的前一個節(jié)點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;
// 如果是最后一個節(jié)點,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("要刪除的 %d 節(jié)點不存在\n", no);
}
}
}
//定義HeroNode2,每個HeroNode對象就是一個節(jié)點
class HeroNode2 {
public int no;
public String name;
public String nickname;
public HeroNode2 next;// 指向下一個節(jié)點,默認為null
public HeroNode2 pre;// 指向前一個節(jié)點,默認為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)建一個單向的環(huán)形鏈表思路
1.先創(chuàng)建第一個節(jié)點,讓 first 指向該節(jié)點,并形成環(huán)形
2.后面當我們每創(chuàng)建一個新的節(jié)點,就把該節(jié)點加入到已有的環(huán)形鏈表中即可。
遍歷環(huán)形鏈表
1.先讓一個輔助指針(變量)curBoy,指向 first 節(jié)點
2.然后通過一個 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)建一個輔助指針(變量)helper,事先應(yīng)該指向環(huán)形鏈表的最后這個節(jié)點。
2.小孩報數(shù)前,先讓 first 和 helper 移動 k -1次(移動到報數(shù)的小孩)
3.當小孩報數(shù)時,讓 first 和 helper 指針同時的移動 m - 1次
4.這時就可以將 first 指向的小孩節(jié)點出圈
first = first.next
helper.next = first
原來 first 指向的節(jié)點就沒有任何引用,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個小孩節(jié)點
circleSingleLinkedList.showBoy();
// 測試小孩出圈是否正確
circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5);// 2->4->1->5->3
}
}
//創(chuàng)建一個環(huán)形的單向鏈表
class CircleSingleLinkedList {
// 創(chuàng)建一個first節(jié)點,當前沒有編號
private Boy first = null;
// 添加小孩節(jié)點,構(gòu)建一個環(huán)形的鏈表
public void addBoy(int nums) {
// nums 做一個數(shù)據(jù)校驗
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
Boy boy = new Boy(i);
// 如果是第一個小孩
if (i == 1) {
first = boy;
first.setNext(first);// 構(gòu)成環(huán)(暫時是一個節(jié)點的環(huán))
curBoy = first;// 讓curBoy指向第一個小孩
} else {// 這塊的操作看不懂,可以回去看一下當時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;
}
// 因為first不能動,因此我們?nèi)匀皇褂靡粋€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,計算出小孩出圈的順序
/**
* @param startNo 表示從第幾個小孩開始數(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)進行校驗
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)建一個輔助指針,幫助完成小孩出圈
Boy helper = first;
// 需要創(chuàng)建一個輔助指針(變量)helper,事先應(yīng)該指向環(huán)形鏈表的最后這個節(jié)點
while (true) {
if (helper.getNext() == first) {// 說明helper指向最后小孩節(jié)點
break;
}
helper = helper.getNext();
}
// 小孩報數(shù)前,先讓first 和 helper 移動 k - 1次
for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 當小孩報數(shù)時,讓 first 和 helper 指針同時的移動 m -1次,然后出圈
// 這里是一個循環(huán)操作,直到圈中只有一個節(jié)點
while (true) {
if (helper == first) {// 說明圈中只有一個節(jié)點
break;
}
// 讓first 和 helper 指針同時的移動 countNum - 1
for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
// 這時first指向的節(jié)點,就是要出圈的小孩節(jié)點
System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
// 這時將first指向的小孩節(jié)點出圈
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Boy類,表示一個節(jié)點
class Boy {
private int no;// 編號
private Boy next;// 指向下一個節(jié)點,默認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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