Java如何實現單向鏈表

這篇文章將為大家詳細講解有關Java如何實現單向鏈表，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

一、前言

最近在回顧數據結構與算法，有部分的算法題用到了棧的思想，說起棧又不得不說鏈表了。數組和鏈表都是線性存儲結構的基礎，棧和隊列都是線性存儲結構的應用～

二、回顧與知新

說起鏈表，我們先提一下數組吧，跟數組比較一下就很理解鏈表這種存儲結構了。

2.1回顧數組

數組我們無論是C、Java都會學過：

• 數組是一種連續存儲線性結構，元素類型相同，大小相等

數組的優點：

• 存取速度快

數組的缺點：

• 事先必須知道數組的長度

• 插入刪除元素很慢

• 空間通常是有限制的

• 需要大塊連續的內存塊

• 插入刪除元素的效率很低

2.2鏈表說明

看完了數組，回到我們的鏈表：

• 鏈表是離散存儲線性結構

n個節點離散分配，彼此通過指針相連，每個節點只有一個前驅節點，每個節點只有一個后續節點，首節點沒有前驅節點，尾節點沒有后續節點。

鏈表優點：

• 空間沒有限制

• 插入刪除元素很快

鏈表缺點：

• 存取速度很慢

鏈表相關術語介紹，我還是通過上面那個圖來說明吧：

確定一個鏈表我們只需要頭指針，通過頭指針就可以把整個鏈表都能推導出來了～

鏈表又分了好幾類：

1、單向鏈表

• 一個節點指向下一個節點

2、雙向鏈表

• 一個節點有兩個指針域

3、循環鏈表

• 能通過任何一個節點找到其他所有的節點，將兩種(雙向/單向)鏈表的最后一個結點指向第一個結點從而實現循環

操作鏈表要時刻記住的是：

節點中指針域指向的就是一個節點了！

三、Java實現鏈表

算法：

• 遍歷

• 查找

• 清空

• 銷毀

• 求長度

• 排序

• 刪除節點

• 插入節點

首先，我們定義一個類作為節點

• 數據域

• 指針域

為了操作方便我就直接定義成public了。

public class Node {

 //數據域
 public int data;
 //指針域，指向下一個節點
 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創建鏈表(增加節點)

向鏈表中插入數據：

• 找到尾節點進行插入

• 即使頭節點.next為null，不走while循環，也是將頭節點與新節點連接的(我已經將head節點初始化過了，因此沒必要判斷頭節點是否為null)～

 /**
 * 向鏈表添加數據
 *
 * @param value 要添加的數據
 */
 public static void addData(int value) {
 //初始化要加入的節點
 Node newNode = new Node(value);
 //臨時節點
 Node temp = head;
 // 找到尾節點
 while (temp.next != null) {
 temp = temp.next;
 }
 // 已經包括了頭節點.next為null的情況了～
 temp.next = newNode;
 }

3.2遍歷鏈表

上面我們已經編寫了增加方法，現在遍歷一下看一下是否正確～～～

從首節點開始，不斷往后面找，直到后面的節點沒有數據：

 /**
 * 遍歷鏈表
 *
 * @param head 頭節點
 */
 public static void traverse(Node head) {
 //臨時節點，從首節點開始
 Node temp = head.next;
 while (temp != null) {
 System.out.println("關注公眾號Java3y：" + temp.data);
 //繼續下一個
 temp = temp.next;
 }
 }

結果：

3.3插入節點

• 插入一個節點到鏈表中，首先得判斷這個位置是否是合法的，才能進行插入～

• 找到想要插入的位置的上一個節點就可以了～

 /**
 * 插入節點
 *
 * @param head 頭指針
 * @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) {
 //首先需要判斷指定位置是否合法，
 if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
 System.out.println("插入位置不合法。");
 return;
 }
 //臨時節點，從頭節點開始
 Node temp = head;
 //記錄遍歷的當前位置
 int currentPos = 0;
 //初始化要插入的節點
 Node insertNode = new Node(value);
 while (temp.next != null) {
 //找到上一個節點的位置了
 if ((index - 1) == currentPos) {
 //temp表示的是上一個節點
 //將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向
 insertNode.next = temp.next;
 //將上一個節點的指針域指向要插入的節點
 temp.next = insertNode;
 return;
 }
 currentPos++;
 temp = temp.next;
 }
 }

3.4獲取鏈表的長度

獲取鏈表的長度就很簡單了，遍歷一下，每得到一個節點+1即可～

 /**
 * 獲取鏈表的長度
 * @param head 頭指針
 */
 public static int linkListLength(Node head) {
 int length = 0;
 //臨時節點，從首節點開始
 Node temp = head.next;
 // 找到尾節點
 while (temp != null) {
 length++;
 temp = temp.next;
 }
 return length;
 }

3.5刪除節點

刪除某個位置上的節點其實是和插入節點很像的， 同樣都要找到上一個節點。將上一個節點的指針域改變一下，就可以刪除了～

 /**
 * 根據位置刪除節點
 *
 * @param head 頭指針
 * @param index 要刪除的位置
 */
 public static void deleteNode(Node head, int index) {
 //首先需要判斷指定位置是否合法，
 if (index < 1 || index > linkListLength(head) + 1) {
  System.out.println("刪除位置不合法。");
  return;
 }

 //臨時節點，從頭節點開始
 Node temp = head;
 //記錄遍歷的當前位置
 int currentPos = 0;
 while (temp.next != null) {
  //找到上一個節點的位置了
  if ((index - 1) == currentPos) {
  //temp表示的是上一個節點
  //temp.next表示的是想要刪除的節點
  //將想要刪除的節點存儲一下
  Node deleteNode = temp.next;
  //想要刪除節點的下一個節點交由上一個節點來控制
  temp.next = deleteNode.next;
  //Java會回收它，設置不設置為null應該沒多大意義了(個人覺得,如果不對請指出哦～)
  deleteNode = null;
  return;
  }
  currentPos++;
  temp = temp.next;
 }
 }

3.6對鏈表進行排序

前面已經講過了8種的排序算法了【八種排序算法總結】，這次挑簡單的冒泡排序吧(其實我是想寫快速排序的，嘗試了一下感覺有點難.....)

 /**
 * 對鏈表進行排序
 *
 * @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找到鏈表中倒數第k個節點

這個算法挺有趣的：設置兩個指針p1、p2，讓p2比p1快k個節點，同時向后遍歷，當p2為空，則p1為倒數第k個節點

 /**
 * 找到鏈表中倒數第k個節點(設置兩個指針p1、p2，讓p2比p1快k個節點，同時向后遍歷，當p2為空，則p1為倒數第k個節點
 *
 * @param head
 * @param k 倒數第k個節點
 */
 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個節點
 for (int i = 0; i < k - 1; i++)
  p2 = p2.next;
 // 只要p2為null，那么p1就是倒數第k個節點了
 while (p2.next != null) {

  p2 = p2.next;
  p1 = p1.next;
 }
 return p1;
 }

3.8刪除鏈表重復數據

跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能刪除了～

 /**
 * 刪除鏈表重復數據(跟冒泡差不多，等于刪除就是了)
 *
 * @param head 頭節點
 */
 public static void deleteDuplecate(Node head) {
 //臨時節點，(從首節點開始-->真正有數據的節點)
 Node temp = head.next;

 //當前節點(首節點)的下一個節點
 Node nextNode = temp.next;
 while (temp.next != null) {
  while (nextNode.next != null) {
  if (nextNode.next.data == nextNode.data) {
   //將下一個節點刪除(當前節點指向下下個節點)
   nextNode.next = nextNode.next.next;
  } else {

   //繼續下一個
   nextNode = nextNode.next;
  }
  }
  //下一輪比較
  temp = temp.next;
 }
 }

3.9查詢鏈表的中間節點

這個算法也挺有趣的：一個每次走1步，一個每次走兩步，走兩步的遍歷完，然后走一步的指針，那就是中間節點

 /**
 * 查詢單鏈表的中間節點
 */
 public static Node searchMid(Node head) {
 Node p1 = head;
 Node p2 = head;
 // 一個走一步，一個走兩步，直到為null，走一步的到達的就是中間節點
 while (p2 != null && p2.next != null && p2.next.next != null) {
  p1 = p1.next;
  p2 = p2.next.next;
 }
 return p1;
 }

3.10通過遞歸從尾到頭輸出單鏈表

 /**
 * 通過遞歸從尾到頭輸出單鏈表
 *
 * @param head 頭節點
 */
 public static void printListReversely(Node head) {
 if (head != null) {
  printListReversely(head.next);
  System.out.println(head.data);
 }
 }

3.11反轉鏈表

 /**
 * 實現鏈表的反轉
 *
 * @param node 鏈表的頭節點
 */
 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;
 }

反轉鏈表參考自：https://www.jb51.net/article/136185.htm

四、最后

理解鏈表本身并不難，但做相關的操作就弄得頭疼，head.next next next next ....(算法這方面我還是薄弱啊..腦子不夠用了.....)寫了兩天就寫了這么點東西...

操作一個鏈表只需要知道它的頭指針就可以做任何操作了

1、添加數據到鏈表中

• 遍歷找到尾節點，插入即可(只要while(temp.next != null)，退出循環就會找到尾節點)

2、遍歷鏈表

• 從首節點(有效節點)開始，只要不為null，就輸出

3、給定位置插入節點到鏈表中

• 首先判斷該位置是否有效(在鏈表長度的范圍內)

• 找到想要插入位置的上一個節點
   將原本由上一個節點的指向交由插入的節點來指向
   上一個節點指針域指向想要插入的節點

• 

4、獲取鏈表的長度

• 每訪問一次節點，變量++操作即可

5、刪除給定位置的節點

• 首先判斷該位置是否有效(在鏈表長度的范圍內)

• 找到想要插入位置的上一個節點
   將原本由上一個節點的指向后面一個節點

• 

6、對鏈表進行排序

• 使用冒泡算法對其進行排序

7、找到鏈表中倒數第k個節點

• 設置兩個指針p1、p2，讓p2比p1快k個節點，同時向后遍歷，當p2為空，則p1為倒數第k個節點

8、刪除鏈表重復數據

• 操作跟冒泡排序差不多，只要它相等，就能刪除了～

9、查詢鏈表的中間節點

• 這個算法也挺有趣的：一個每次走1步，一個每次走兩步，走兩步的遍歷完，然后走一步的指針，那就是中間節點

10、遞歸從尾到頭輸出單鏈表

• 只要下面還有數據，那就往下找，遞歸是從最后往前翻。

11、反轉鏈表

• 有遞歸和非遞歸兩種方式，我覺得是挺難的。可以到我給出的鏈接上查閱～

PS：每個人的實現都會不一樣，所以一些小細節難免會有些變動，也沒有固定的寫法，能夠實現對應的功能即可～

關于“Java如何實現單向鏈表”這篇文章就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，使各位可以學到更多知識，如果覺得文章不錯，請把它分享出去讓更多的人看到。