【数据结构与算法】——链表（Linked List）

链表（Linked List）介绍

链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下：

• 链表是以节点的方式来存储的，是链式存储。
• 每个节点包含data域，next域：指向下一个节点。
• 如图：链表的各个节点不一定是连续存储的。
• 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，根据实际需求来确定。

单链表（带头结点）逻辑结构示意图：

单链表的应用实例

使用带head头的单向链表实现-水浒英雄排行榜管理

1. 完成对英雄人物的增删改查操作。
2. 第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部。
3. 第二种方法在添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置（如果有这个排名，则添加失败，并给出提示）

单链的创建示意图

添加（创建）

1. 先创建一个head头节点，作用就是表示单链表的头。
2. 后面我们每添加一个节点，就直接加入到链表的最后。
3. 遍历：通过一个辅助遍历，帮助遍历整个链表。

代码实现（直接添加到链表的尾部）

/**
* @Author Fu~Qiang
* @Time 2021-3-13 19:06:46
* @Version 1.0
* <p>Description:单链表</p>
*/
public class SingleLinkedListDemo {

	public static void main(String[] args) {
		// 测试
		HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1,"宋江","及时雨");
		HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2,"卢俊义","玉麒麟");
		HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3,"吴用","智多星");
		HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4,"林冲","豹子头");
		//创建链表
		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
		//加入
		singleLinkedList.add(heroNode2);
		singleLinkedList.add(heroNode1);
		singleLinkedList.add(heroNode3);
		singleLinkedList.add(heroNode4);
		singleLinkedList.list();
	}

}

//定义一个SingleLinkedList来管理英雄
class SingleLinkedList {
	//先初始化一个头节点
	private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
	//添加节点到单向链表方法
	//当不考虑编号的顺序时，找到当前链表最后的节点，将最后这个节点的next指向新的节点
	public void add(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;
		//遍历链表，找到最后
		while(true) {
			if(temp.next == null) {
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
		temp.next = heroNode;
	}
	//显示链表
	public void list() {
		//判断链表是否为null
		if(head.next == null) {
			System.out.println("链表为空~~");
			return;
		}
		HeroNode temp = head.next;
		while(true) {
			//是否到链表最后
			if(temp == null) {
				break;
			}
			//输出节点信息
			System.out.println(temp);
			//将next后移
			temp = temp.next;
		}
	}
}

//定义一个heroNode,每个heroNode对象就是一个节点
class HeroNode{
	public int no;
	public String name;
	public String nickName;
	public HeroNode next;//指向下一个节点
	//构造器
	public HeroNode(int no,String name,String nickName) {
		this.no = no;
		this.name = name;
		this.nickName = nickName;
	}
	//重写toString
	@Override
	public String toString() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return "HeroNode [no="+no+",name="+name+",nickName="+nickName+"]";
	}

}

运行截图

按照编号的顺序添加

1. 首先找到新添加的节点的位置，是通过辅助变量（指针）
2. 新的节点.next=temp.next
3. 让temp.next=新的节点

代码实现（按照编号顺序添加）

/**
* @Author Fu~Qiang
* @Time 2021-3-13 19:06:46
* @Version 1.0
* <p>Description:单链表</p>
*/
public class SingleLinkedListDemo {

	public static void main(String[] args) {
		// 测试
		HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1,"宋江","及时雨");
		HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2,"卢俊义","玉麒麟");
		HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3,"吴用","智多星");
		HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4,"林冲","豹子头");
		//创建链表
		SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
		//加入
		singleLinkedList.add(heroNode2);
		singleLinkedList.add(heroNode1);
		singleLinkedList.add(heroNode3);
		singleLinkedList.add(heroNode4);
		singleLinkedList.list();
//		singleLinkedList.addByOrder(heroNode2);
//		singleLinkedList.addByOrder(heroNode1);
//		singleLinkedList.addByOrder(heroNode4);
//		singleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
//		singleLinkedList.list();
	}

}

//定义一个SingleLinkedList来管理英雄
class SingleLinkedList {
	//先初始化一个头节点
	private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
	//添加节点到单向链表方法
	//当不考虑编号的顺序时，找到当前链表最后的节点，将最后这个节点的next指向新的节点
	public void add(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;
		//遍历链表，找到最后
		while(true) {
			if(temp.next == null) {
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
		temp.next = heroNode;
	}
	//第二种添加英雄的方法
	public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;
		while(true) {
			if(temp.next == null) {//链表最后
				break;
			}
			if(temp.next.no > heroNode.no) {
				break;
			}else if(temp.next.no == heroNode.no) {//编号已存在
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		if(flag) {//flag=true，编号已存在，不能添加
			System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在",heroNode.no);
		}else {
			//插入到链表中
			heroNode.next = temp.next;
			temp.next = heroNode;
		}

	}
	//显示链表
	public void list() {
		//判断链表是否为null
		if(head.next == null) {
			System.out.println("链表为空~~");
			return;
		}
		HeroNode temp = head.next;
		while(true) {
			//是否到链表最后
			if(temp == null) {
				break;
			}
			//输出节点信息
			System.out.println(temp);
			//将next后移
			temp = temp.next;
		}
	}
}

//定义一个heroNode,每个heroNode对象就是一个节点
class HeroNode{
	public int no;
	public String name;
	public String nickName;
	public HeroNode next;//指向下一个节点
	//构造器
	public HeroNode(int no,String name,String nickName) {
		this.no = no;
		this.name = name;
		this.nickName = nickName;
	}
	//重写toString
	@Override
	public String toString() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return "HeroNode [no="+no+",name="+name+",nickName="+nickName+"]";
	}

}

运行截图

单链表的修改

1. 先找需要修改的节点，通过遍历。
2. temp.name = heroNode.name;temp.nickName = heroNode.nickName;

代码实现

//修改节点的信息，根据编号来修改，编号不能修改
	public void edit(HeroNode heroNode) {
		//判断是否为空
		if(head.next == null) {
			System.out.println("链表为空~~");
			return;
		}
		HeroNode temp = head.next;
		boolean flag = false;
		while(true) {
			if(temp == null) {
				//到链表的最后
				break;
			}
			//找到需要修改的节点
			if(temp.no == heroNode.no) {
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;
		}
		if(flag) {
			temp.name = heroNode.name;
			temp.nickName = heroNode.nickName;
		}else{
			System.out.printf("没有找到编号%d的节点，不能修改\n",heroNode.no);
		}
	}

运行截图

单链表的删除

1. 先找到需要删除的这个节点的前一个节点temp。
2. temp.next=temp.next.next。
3. 被删除的节点，将不会有其他引用指向，会被垃圾回收机制回收。

代码实现

//删除节点
	public void del(int no) {
		HeroNode temp = head;
		boolean flag = false;
		while(true) {
			//已经到链表最后
			if(temp.next == null) {
				break;
			}
			//找到待删除节点的前一个节点
			if(temp.next.no == no) {
				flag = true;
				break;
			}
			temp = temp.next;//temp后移，遍历
		}
		if(flag) {
			temp.next=temp.next.next;
		}else{
			System.out.printf("要删除的%d不存在，无法删除",no);
		}
	}

运行截图