java复习篇数据结构：链表第二节哨兵

news2024/12/26 10:38:37

单向链表哨兵

初始

头插

思路

代码

尾插

思路

遍历

遍历验证头插

尾插代码

尾插测试

get

思路

代码

测试

insert

思路

代码

测试

remove

移除头结点

提问

移除指定位置

测试

单向链表哨兵

单向链表里面有一个特殊的节点称为哨兵节点，不存储数据。

优势：简化了单向链表的空判断，例如尾插、get、insert、remove

初始

public class SentinelLinkedListTest {
    
    // 头指针 指向哨兵(666是任意定义的一个值)
    private Node head = new Node(666, null);

    // 节点类      private对外隐藏细节
    @Data
    @AllArgsConstructor
    private static class Node {
        private int value;
        private Node next;
    }

}

将内部类定义为静态主要有两个原因：

实例化方式：静态内部类的实例化不需要依赖于外部类。而普通的内部类在实例化时会隐含地包含一个对外部类的引用，因此，普通的非静态内部类不能脱离外部类实例而单独存在。
访问方式：静态内部类可以使用静态方法直接通过类名来访问外部类的静态成员，而不需要创建外部类的实例。而普通的内部类需要先创建外部类的实例，然后通过该实例来访问外部类的静态成员。

头插

思路

对于使用者来说，我给你一个value值，你要将我的这个value值放入到链表头结点处。

不同于单向链表，这里一开始就有了哨兵

代码

    public void addFirst(int value) {
        head.next = new Node(value, head.next);
    }

哨兵的next指针指向新节点，新节点的next指针为之前哨兵的next指针指向的节点

尾插

思路

对于使用者来说，我给你一个value值，你要将我的这个value值放入到链表最后面

那我怎么知道你链表什么时候是最后面？

遍历

遍历到最后一个节点，此时它的next指针指向null

注意：头指针是为了记录第一个节点地址，不能动，所以我定义一个可以移动的指针开始指向第一个节点

    public void foreach(Consumer<Integer> consumer) {
        Node p = head.next;
        while (p != null) {
            consumer.accept(p.value);
            p = p.next;
        }
    }

注：不同于单向链表，自定义的指针开始是指向哨兵的下一个节点地址。

遍历验证头插

public class SentinelTest {
    public static void main(String[] args) {
        SentinelLinkedListTest sentinelLinkedListTest = new SentinelLinkedListTest();
        sentinelLinkedListTest.addFirst(8);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(7);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(6);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(5);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
    }
}

为什么是倒序？

头插，先插的会随着后续插入一次次向后挪动

尾插代码

通过遍历，可以知道指针指向过最后一个节点后，然后指向了null

那让指针一直指，最后一次的下一个节点不为null时，为我们所需要的节点

    public void addLast(int value) {
        Node p = head;
        while (p.next != null) {
            p = p.next;
        }
        p.next = new Node(value, null);
    }

注意：不带哨兵的单向链表，如果链表啥也没有，那么p.next直接空指针

而现在头指针指向哨兵，就不可能存在空指针这种情况

尾插测试

public class SentinelTest {
    public static void main(String[] args) {
        SentinelLinkedListTest sentinelLinkedListTest = new SentinelLinkedListTest();
        sentinelLinkedListTest.addLast(99);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
    }
}

get

思路

list(index) 是通过给一个索引，然后得到该索引对应位置的值。

对于链表，给一个索引，返回该节点的值。

代码

    public int get(int index) {
        Node node = findNode(index);
        if (node == null) throw new IllegalArgumentException("索引越界");
        return node.value;
    }

    public Node findNode(int index) {
        int i = -1;
        Node p = head;
        while (p != null) {
            if (i == index) {
                return p;
            } else {
                p = p.next;
                i++;
            }
        }
        return null;
    }

注：不同于单向链表，这里开始就让 i 为 -1 代表哨兵的位置 p 指向head，也就是哨兵

测试

public class SentinelTest {
    public static void main(String[] args) {
        SentinelLinkedListTest sentinelLinkedListTest = new SentinelLinkedListTest();
        sentinelLinkedListTest.addFirst(8);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(7);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(6);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(5);
        sentinelLinkedListTest.addLast(99);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
        System.out.println("====");
        System.out.println(sentinelLinkedListTest.get(4));
    }
}

insert

思路

我要向某个位置插入某个值，那么我需要知道这个位置的前面一个节点(其next 指向当前位置)

代码

    public void insert(int index, int value) {
        Node 前节点 = findNode(index - 1);
        if (前节点 == null) throw new IllegalArgumentException("索引越界");
        前节点.next = new Node(value, 前节点.next);
    }

此处现在也不同判断index为0时的插入，-1位置代表的就是哨兵

测试

public class SentinelTest {
    public static void main(String[] args) {
        SentinelLinkedListTest sentinelLinkedListTest = new SentinelLinkedListTest();
        sentinelLinkedListTest.addFirst(8);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(7);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(6);
        sentinelLinkedListTest.addFirst(5);
        sentinelLinkedListTest.addLast(99);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
        System.out.println("====");
        System.out.println(sentinelLinkedListTest.get(4));
        System.out.println("====");
        sentinelLinkedListTest.insert(0, 100);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
    }
}

remove

移除头结点

    public void removeFirst() {
        if (head.next == null) {
            return;
        }
        head.next = head.next.next;
    }

提问

移除的节点还存在，有没有因此而造成内存泄露？

不会，移除的节点无引用指向他，JVM垃圾回收会处理

移除指定位置

    public void remove(int index) {
        Node 前节点 = findNode(index - 1);
        if (前节点 == null) throw new IllegalArgumentException("索引越界");
        前节点.next = 前节点.next.next;
    }

测试

public class SentinelTest {
    public static void main(String[] args) {
        SentinelLinkedListTest sentinelLinkedListTest = new SentinelLinkedListTest();
        sentinelLinkedListTest.addFirst(8);
        sentinelLinkedListTest.addLast(99);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
        System.out.println("====");
        sentinelLinkedListTest.insert(0, 100);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
        System.out.println("====");
        sentinelLinkedListTest.removeFirst();
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
        System.out.println("====");
        sentinelLinkedListTest.remove(0);
        sentinelLinkedListTest.foreach(System.out::println);
    }
}