xustudyxu's Blog
xu
2022-12-17
目录

链表

# 链表

# 链表介绍

链表是有序的列表，但是它在内存中是存储如下

image

小结上图：

  1. 链表是以节点的方式来存储,是链式存储
  2. 每个节点包含 data域， next域:指向下一个节点.
  3. 如图:发现链表的各个节点不一定是连续存储.
  4. 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，根据实际的需求来确定
  • 单链表(带头结点）逻辑结构示意图如下

image

# 单链表的应用案例

# 添加节点

使用带 head头的单向链表实现–水浒英雄排行榜管理完成对英雄人物的增删改查操作，注: 删除和修改 ,查找

  1. 第一种方法在添加英雄时，直接添加到链表的尾部

    思路分析示意图:

image

/**
 * @author frx
 * @version 1.0
 * @date 2022/12/17  21:31
 */
public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        singleLinkedList.add(hero1);
        singleLinkedList.add(hero3);
        singleLinkedList.add(hero2);
        singleLinkedList.add(hero4);
        //显示
        singleLinkedList.list();
    }
}
//定义SingleLinkedList来管理英雄
class SingleLinkedList {
    //初始化一个头结点，头结点不要动，不存放具体的数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
    //添加节点到单向列表
    //思路：当不考虑编号的顺序时
    //1.找到当前链表的最后节点
    //2.将最后节点的next指向新的节点
    public void add(HeroNode heroNode) {
        //因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp = head;
        //遍历链表，找到最后
        while (true) {
            if(temp.next == null) {
                break;
            }
            //如果没有找到最后，就将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        //当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        //将最后这个节点的next 指向新的节点
        temp.next = heroNode;
    }
    //显示链表【遍历】
    public void list(){
        //判断链表是否为空
        if(head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //因为头结点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode temp = head.next;
        while (true) {
            //判断是否到链表最后
            if(temp == null) {
                break;
            }
            //输出节点的信息
            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;//昵称
    public HeroNode next;//指向下一个节点
    public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
  • 控制台打印
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
  1. 第二种方式在添加英雄时，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)

思路的分析示意图:

image

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        //显示
        singleLinkedList.list();
    }
}
    //第二种方式在添加英雄时，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
    public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
        //因为头结点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
        //因此，我们找的temp是位于添加位置的前一个节点，否则插入
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;//标志添加的编号是否存在，默认为false
        while (true) {
            if (temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no) {//位置找到，就在temp的后面
                break;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no) { //说明希望添加的heroNode的编号已经存在
                flag = true; //说明编号存在
                break;
            }
            temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
        }
        //判断flag的值
        if (flag) {
            System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在，不能加入\n", heroNode.no);
        } else {
            //插入到链表中
            heroNode.next = temp.next;
            temp.next = heroNode;
        }
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
  • 测试
准备插入的英雄的编号 2 已经存在，不能加入
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7

# 修改节点

思路：

  1. 先找到该节点，通过遍历

  2. temp.name = newHeroNode.name ;

    temp.nickname= newHeroNode.nickname

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        System.out.println("修改前：");
        singleLinkedList.list();
        //测试修改节点的代码
        HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
        singleLinkedList.update(newHeroNode);
        //显示
        System.out.println("修改后：");
        singleLinkedList.list();
    }
}
    //修改节点的功能，根绝no编号来修改，即no编号不能修改
    public void update(HeroNode newHeroNode) {
        //判断是否为空
        if(head.next==null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //找到需要修改的节点，根据no编号
        //定义一个辅助变量
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false;//表示是否找到该节点
        while (true) {
            if (temp == null){
                break;//已经遍历完链表
            }
            if(temp.no == newHeroNode.no) {
                //找到了
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //根据flag，判断是否找到要修改的节点
        if(flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else { //没有找到
            System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点,不能修改\n",newHeroNode.no);
        }
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
  • 测试结果
修改前：
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
修改后：
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=2, name='小卢', nickname='玉麒麟~~'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

# 删除节点

思路分析的示意图:

image

从单链表中删除一个节点的思路：

  1. 我们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
public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        System.out.println("删除之前的链表情况：");
        singleLinkedList.list();
        //删除一个节点
        singleLinkedList.del(1);
        singleLinkedList.del(4);
        System.out.println("删除之后的链表情况：");
        singleLinkedList.list();
    }
}
    //删除节点
    //1 head 不能动，因此我们需要一个temp辅助节点找到待删除节点的前一个节点
    //2 说明我们在比较时，是temp.next.no 和需要删除的节点的no比较
    public void del(int no) {
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;//标志是否找到删除节点的前一个节点
        while (true) {
            if (temp.next == null) { //已经到链表的最后
                break;
            }
            if (temp.next.no == no) {
                //找到待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; //temp后移，实现遍历
        }
        //判断flag
        if (flag) { //找到
            //可以删除
            temp.next = temp.next.next;
        } else {
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n",no);
        }
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
  • 测试
删除之前的链表情况：
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
删除之后的链表情况：
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

# 单链表面试题

单链表的常见面试题如下：

  1. 求单链表中有效节点的个数
public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        singleLinkedList.del(1);
        singleLinkedList.del(4);
        System.out.println("有效的节点个数为："+SingleLinkedList.getLength(singleLinkedList.getHead()));
    }
} 
    //方法：获取到单链表的节点的个数(如果是带头结点的这种链表，需要不统计头结点)
    /**
     * @param head 链表的头结点
     * @return 返回的就是有效节点的个数
     */
    public static int getLength(HeroNode head) {
        if (head.next == null) { //空链表
            return 0;
        }
        int length = 0;
        //定义一个辅助的变量，这里我们没有统计头结点
        HeroNode cur = head.next;
        while (cur != null) {
            length++;
            cur = cur.next;//遍历
        }
        return length;
    }
    public HeroNode getHead() {
        return head;
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
  • 测试
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
有效的节点个数为：2
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
  1. 查找单链表中的倒数第k个结点
public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        singleLinkedList.list();
        System.out.println("有效的节点个数为：" + SingleLinkedList.getLength(singleLinkedList.getHead()));
        //测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
        HeroNode result = SingleLinkedList.findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 1);
        System.out.println("result:" + result);
    }
}
    //查找单链表的倒数第k个节点【新浪面试题】
    //思路
    //1.编写一个方法，接受head节点，同时接受一个index
    //2.index 表示是倒数第index个节点
    //3.先把链表从头到尾遍历，得到链表的总的长度 getLength
    //4.得到size后，我们从链表的第一个开始遍历(size-index)个，就可以得到
    //5.如果找到了，则返回该节点，否则返回为null
    public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
        //判断如果链表为空，返回null
        if (head.next == null) {
            return null;//没有找到
        }
        //第一次遍历得到链表的长度(节点个数)
        int size = getLength(head);
        //第二次遍历 size-index 位置，就是我们倒数的第k个节点
        //先做一个index校验
        if (index < 0 || index > size) {
            return null;
        }
        //定义辅助变量，for循环定位到倒数的index
        HeroNode current = head.next; //3 //size-1
        for (int i = 0; i < size - index; i++) {
            current = current.next;
        }
        return current;
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
  • 测试
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
有效的节点个数为：4
result:HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7
8

  1. 单链表的反转

    思路解析图解

image

public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        //测试一下单链表的反转功能
        System.out.println("原来链表的情况：");
        singleLinkedList.list();
        SingleLinkedList.reverseList(singleLinkedList.getHead());
        System.out.println("反转过后的链表：");
        singleLinkedList.list();
    }
}
    //将单链表进行反转
    public static void reverseList(HeroNode head) {
        //如果当前链表为null,或者只有一个节点，就无需反转，直接返回
        if (head.next == null || head.next.next == null) {
            return;
        }
        //定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode current = head.next;
        HeroNode next = null;//指向当前节点[current]的下一个节点
        HeroNode reverseHead = new HeroNode(0,"","");
        //遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表 reverseHead 的最前端
        while (current != null){
            next = current.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点，因为后面需要使用
            current.next = reverseHead.next;//将current的下一个节点指向链表的最前端
            reverseHead.next = current;//将current链接到新的链表上
            current = next; //让current后移
        }
        //将head.next指向reverseHead.next，实现单链表的反转
        head.next = reverseHead.next;
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
  • 测试
原来链表的情况：
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
反转过后的链表：
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
  1. 从头到尾打印单链表

image

思考：

  1. 上面的题的要求就是逆序打印单链表.
  2. 方式1:先将单链表进行反转操作,然后再遍历即可，这样做的问题是破坏原来的单链表的一个结构
  3. 方式2:可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印对的结果

举例演示栈的使用：

/**
 * @author frx
 * @version 1.0
 * @date 2022/12/20  22:22
 */
public class TestStack {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        //入栈
        stack.add("Jack");
        stack.add("Tom");
        stack.add("Smith");
        //取出
        //出栈
        while (stack.size() > 0) {
            System.out.println(stack.pop());//pop就是把栈顶的数据取出
        } 
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
  • 结果
Smith
Tom
Jack
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
public class SingleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        //加入按照编号的顺序
        singleLinkedList.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList.addByOrder(hero2);
        singleLinkedList.addByOrder(hero4);
        //测试一下单链表的反转功能
        System.out.println("原来链表的情况：");
        singleLinkedList.list();
        System.out.println("逆序打印的结果为，没有改变链表的结构：");
        SingleLinkedList.reservePrint(singleLinkedList.getHead());
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
  • 测试结果
原来链表的情况：
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
逆序打印的结果为：
HeroNode{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
HeroNode{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

# 双向链表应用实例

# 双向链表的操作分析和实现

使用带head头的双向链表实现–水浒英雄排行榜

  • 管理单向链表的缺点分析:

    单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或者向后查找。

    单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点﹐而双向链表，则可以自我删除，所以前面我们单链表删除时节点，总是找到temp,temp是待删除节点的前一个节点(认真体会)。

    分析了双向链表如何完成遍历，添加，修改和删除的思路

image

对上图说明：

分析双向链表的遍历，添加，修改，删除的操作思路===》代码实现

  1. 遍历 方和单链表一样，只是可以向前，也可以向后查找
  2. 添加(默认添加到双向链表的最后)
    1. 先找到双向链表的最后这个节点
    2. temp.next = newHeroNode;
    3. newHeroNode.pre = temp;
  3. 修改思路和原来的单向链表一样.
  4. 删除
    1. 因为是双向链表，因此，我们可以实现自我删除某个节点
    2. 直接找到要删除的这个节点，比如temp
    3. temp.pre.next = temp.next;
    4. temp.next.pre = temp.pre;
/**
 * @author frx
 * @version 1.0
 * @date 2022/12/21  19:19
 */
public class DoubleLinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("双向链表的测试：");
        HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
        //创建一个双向链表
        DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
        doubleLinkedList.add(hero1);
        doubleLinkedList.add(hero2);
        doubleLinkedList.add(hero3);
        doubleLinkedList.add(hero4);
        //显示
        doubleLinkedList.list();
        //修改
        HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
        doubleLinkedList.update(newHeroNode);
        System.out.println("修改后的链表情况：");
        doubleLinkedList.list();
        //删除
        doubleLinkedList.del(3);
        System.out.println("删除后的链表情况：");
        doubleLinkedList.list();
        //顺序添加
        //先把链表清空
        doubleLinkedList.del(1);
        doubleLinkedList.del(2);
        doubleLinkedList.del(4);
        System.out.println("按编号顺序添加到链表的情况：");
        doubleLinkedList.addByOrder(hero2);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero3);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero4);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero1);
        doubleLinkedList.list();
    }
}
//创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
    //初始化一个头结点，头结点不要动，不存放具体的数据
    private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");
    //返回头结点
    public HeroNode2 getHead() {
        return head;
    }
    //遍历双向链表的方法
    public void list() {
        //判断链表是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //因为头结点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode2 temp = head.next;
        while (true) {
            //判断是否到链表最后
            if (temp == null) {
                break;
            }
            //输出节点的信息
            System.out.println(temp);
            //将next后移
            temp = temp.next;
        }
    }
    //添加一个节点，到双向链表的最后
    public void add(HeroNode2 heroNode) {
        //因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助变量temp
        HeroNode2 temp = head;
        //遍历链表，找到最后
        while (true) {
            if (temp.next == null) {
                break;
            }
            //如果没有找到最后，就将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        //当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        //形成一个双向链表
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }
    //修改一个节点的内容，可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
    //只是节点的类型改成 HeroNode2
    public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
        //判断是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //找到需要修改的节点，根据no编号
        //定义一个辅助变量
        HeroNode2 temp = head.next;
        boolean flag = false;//表示是否找到该节点
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break;//已经遍历完链表
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
                //找到了
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //根据flag，判断是否找到要修改的节点
        if (flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else { //没有找到
            System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点,不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }
    //从双向链表删除一个节点
    //1.对于双向链表，可以直接找到要删除的这个节点
    //2.找到以后，自我删除
    public void del(int no) {
        //判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }
        HeroNode2 temp = head;
        boolean flag = false;//标志是否找到删除节点的前一个节点
        while (true) {
            if (temp == null) { //已经到链表的最后节点的next
                break;
            }
            if (temp.no == no) {
                //找到待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; //temp后移，实现遍历
        }
        //判断flag
        if (flag) { //找到
            //可以删除
            temp.pre.next = temp.next;
            if (temp.next != null)
                //如果是最后一个节点，就不需要执行下面这行代码，否则空指针异常
                temp.next.pre = temp.pre;
        } else {
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }
    //顺序添加
    public void addByOrder(HeroNode2 heroNode) {
        //因为头结点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
        //因此，我们找的temp是位于添加位置的前一个节点，否则插入
        HeroNode2 temp = head;
        boolean flag = false;//标志添加的编号是否存在，默认为false
        while (true) {
            if (temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no) {//位置找到，就在temp的后面
                break;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no) { //说明希望添加的heroNode的编号已经存在
                flag = true; //说明编号存在
                break;
            }
            temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
        }
        //判断flag的值
        if (flag) {
            System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在，不能加入\n", heroNode.no);
        } else {
            //插入到链表中
            heroNode.next = temp.next;
            temp.next = heroNode;
        }
    }
}
//定义一个HeroNode，每个HeroNode对象，就是一个节点
class HeroNode2 {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;//昵称
    public HeroNode2 next;//指向下一个节点
    public HeroNode2 pre;//指向前一个节点
    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode2{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
  • 测试
双向链表的测试：
HeroNode2{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode2{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode2{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode2{no=4, name='林冲', nickname='豹子头'}
修改后的链表情况：
HeroNode2{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode2{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode2{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode2{no=4, name='公孙胜', nickname='入云龙'}
删除后的链表情况：
HeroNode2{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode2{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode2{no=4, name='公孙胜', nickname='入云龙'}
按编号顺序添加到链表的情况：
HeroNode2{no=1, name='宋江', nickname='及时雨'}
HeroNode2{no=2, name='卢俊义', nickname='玉麒麟'}
HeroNode2{no=3, name='吴用', nickname='智多星'}
HeroNode2{no=4, name='公孙胜', nickname='入云龙'}
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

# 单向环形链表应用场景

  • Josephu(约瑟夫、约瑟夫环)问题

Josephu 问题为:设编号为1，2，… n的n个人围坐一圈，约定编号为k (I<=k<=n)的人从1开始报数，数到m 的那个人出列，它的下一位又从1开始报数，数到m的那个人又出列，依次类推，直到所有人出列为止，由此产生一个出队编号的序列。

  • 提示

用一个不带头结点的循环链表来处理Josephu问题;先构成一个有n个结点的单循环链表，然后由k结点起从1开始计数，计到m时，对应结点从链表中删除，然后再从被删除结点的下一个结点又从1开始计数，直到最后一个结点从链表中删除算法结束。

image

# 单向环形链表介绍

image

# Josephu 问题

  • 约瑟夫问题的示意图

image

  • 约瑟夫问题-创建环形链表的思路图解

image

  • 约瑟夫问题-小孩出圈的思路分析图

image

# Josephu 问题的代码实现

/**
 * @author frx
 * @version 1.0
 * @date 2022/12/22  21:21
 */
public class Josephu {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
        circleSingleLinkedList.addBoy(5);
        circleSingleLinkedList.showBoy();
        //测试小孩出圈
        circleSingleLinkedList.countBoy(1,2,5);
    }
}
//创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
    //创建一个first节点，当前没有编号
    private Boy first = null;
    //添加小孩节点，构建环形链表
    public void addBoy(int nums) {
        //nums做一个数据校验
        if (nums < 1) {
            System.out.println("nums的值不正确");
            return;
        }
        Boy curBoy = null;//辅助指针，帮助构建环形链表
        //使用一个for循环创建环形链表
        for (int i = 1; i <= nums; i++) {
            //根据编号创建小孩节点
            Boy boy = new Boy(i);
            //如果是第一个小孩
            if (i == 1) {
                first = boy;
                first.setNext(first);//构成一个环
                curBoy = first;//让curBoy指向第一个小孩
            } else {
                curBoy.setNext(boy);
                boy.setNext(first);
                curBoy = boy;
            }
        }
    }
    //遍历当前的环形链表
    public void showBoy() {
        //判断链表是否为空
        if (first == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //因为first不能动，因此我们仍然使用辅助指针完成遍历
        Boy curBoy = first;
        while (true) {
            System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
            if (curBoy.getNext() == first) { //说明已经遍历完毕
                break;
            }
            curBoy = curBoy.getNext();//curBoy后移
        }
    }
    /**
     * @param startNo  表示从第几个小孩开始数数
     * @param countNum 表示数几下
     * @param nums     表示最初有多少小孩在圈中
     */
    //根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
    public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
        //先对数据校验
        if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
            System.out.println("参数输入有误，请重新输入");
            return;
        }
        //创建一个辅助指针，帮助完成小孩出圈
        Boy helper = first;
        //需求创建一个辅助变量(变量)helper，事先应该指向环形链表的最后这个节点
        while (true) {
            if (helper.getNext() == first) {
                break;
            }
            helper = helper.getNext();
        }
        //小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 startNo-1 次
        for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
            first = first.getNext();
            helper = helper.getNext();
        }
        //当小孩报数时，让 first 和 helper 指针同时的移动 countNum-1 次，然后出圈
        //这里是一个循环操作，直到圈中只有一个节点
        while (true) {
            if (helper == first) { //说明圈中只有一个节点
                break;
            }
            //否则，让 first 和 helper 指针同时移动 countNum-1
            for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
                first = first.getNext();
                helper = helper.getNext();
            }
            //这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
            System.out.printf("小孩 %d 出圈\n", first.getNo());
            //这时将first指向的小孩节点出圈
            first = first.getNext();
            helper.setNext(first);
        }
        System.out.printf("最后留在圈中小孩编号为 %d \n",first.getNo());
    }
}
//创建一个Boy类，表示一个节点
class Boy {
    private int no;//编号
    private Boy next;//指向下一个节点
    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;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
  • 测试
小孩的编号 1 
小孩的编号 2 
小孩的编号 3 
小孩的编号 4 
小孩的编号 5 
小孩 2 出圈
小孩 4 出圈
小孩 1 出圈
小孩 5 出圈
最后留在圈中小孩编号为 3 
Process finished with exit code 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
帮助我改善此页面 (opens new window)
#数据结构
上次更新: 2024年3月20日
稀疏数组和队列
栈

← 栈→

最近更新
01
结构型模式
03-21
02
创建者模式
01-20
03
设计模式入门
12-30
更多文章>
Theme by Vdoing | Copyright © 2021-2024 xustudyxu |豫ICP备2022008983号

豫公网安备 41018302000331号