1.什么是单链表

链表里的数据是以节点的方式表示的，每一个结点的组成是由：元素+指针来组成的，元素就是存储数据里的存储单元，指针就是用来连接每一个结点的地址数据。这个以结点的序列来表示线性表被称作为单链表。

单链表是一种链式储存结构。在物理储存单元不连续，非顺序。

• 结点里的数据域是用来存储数据元素的
• 指针是用于指向下一个具有相同结构的结点
• 因为只有一个指针结点，故而被称为单链表

2.单链表的实现

末尾增加元素	void add(T data)
指定下标增加元素	void add(int index,T data)
删除指定下标元素	void delete(int index)
获取指定下标的元素	T get(int index)
修改指定下标的元素	void update(int index,T data)
遍历输出所有元素	void show()
获取链表的长度	int length()

（1）定义数据节点实体

（2）向链表末尾增加元素

（3）指定下标向链表增加元素

（4）删除指定下标元素的数据

（5）修改指定下标的元素

（6）获取指定下表的元素

（7）循环遍历输出

（8）获取当前有效的元素个数

3.单链表测试

（1）整体代码实现

public class SingleLinkedList<T> {

    /**
     * 定义头节点
     */
    public Node<T> head = new Node<>(null);

    /**
     * 链表有效元素个数
     */
    private int length=0;

    /**
     * 向单链表中添加一个元素
     * @param data
     */
    public void add(T data){
        //定义当前数据
        Node<T> nodeData = new Node<>(data);
        //定义辅助指针
        Node<T> cur = head;
        //while 循环不断遍历找到最后一个节点
        while (cur.next != null) {
            //只要有下一个节点，辅助指针就向下移动一位
            cur = cur.next;
        }
        //while循环之后，cur已经是最后一个节点，将data赋值到cur的下一个节点上
        cur.next = nodeData;
        //整体链表长度++
        length++;
    }

    /**
     * 向单链表中添加一个元素
     * @param data
     */
    public void add(int index,T data){
        //判断index是否合法
        if(index <0 || index >length){
            System.out.println("index不合法");
            return;
        }
        //定义当前数据
        Node<T> nodeData = new Node<>(data);
        //定义辅助指针
        Node<T> cur = head;
        //找到当前index的元素
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        //将当前节点的next设置成cur的next
        nodeData.next = cur.next;
        //将cur.next设置成nodeData（当前节点）
        cur.next = nodeData;
        //整体链表长度++
        length++;
    }

    /**
     * 遍历输出链表中全部节点
     */
    public void show(){
        //定义辅助指针
        Node<T> cur = head;
        //判断链表中是否存在元素
        if (cur.next == null){
            System.out.println("当前单向链表中元素为空");
            return;
        }
        while (cur.next != null){
            System.out.print(cur.next.data+" ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.print("\n");
    }

    /**
     * 修改指定下标的数据
     * @param index
     * @param data
     */
    public void update(int index,T data){
        Node<T> cur = head;
        if(index > length){
            System.out.println("当前index查过边界");
            return;
        }
        //遍历寻找指定index的节点
        for (int i = 0; i <= index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        //找到之后将新的data赋值上去
        cur.data = data;
    }

    /**
     * 删除指定下标元素
     * @param data
     */
    public void delete(int index){
        Node<T> cur = head;
        if(index > length){
            System.out.println("当前index超过边界");
            return;
        }
        //遍历寻找指定index的节点
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        //找到之后将新的data赋值上去，将后一个data赋值到当前节点上
        cur.data = cur.next.data;
        //将当前节点的next变成当前节点的next.next相当于将当前元素的next节点删掉
        cur.next = cur.next.next;
        //单链表整体有效元素减一
        length--;
    }

    /**
     * 获取指定下标元素的数据
     * @param index
     * @return
     */
    public T get(int index){
        //校验参数是否合法
        if(index<0 || index>length){
            System.out.println("当前index超过边界");
        }
        //定义辅助节点
        Node<T> cur = head;
        //找到对应下标的node
        for (int i = 0; i <=index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        //返回node.data
        return cur.data;
    }

    /**
     * 获取单链表的长度
     * @return
     */
    public int length(){
        return this.length;
    }

    /**
     * 内部节点类
     * @param <T>
     */
    class Node<T>{

        /**
         * 定义数据
         */
        public T data;

        /**
         * 定义下一个节点的
         */
        public Node<T> next;

        public Node(T data) {
            this.data = data;
        }
    }
}

（2）测试代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SingleLinkedList<Integer> singleLink = new SingleLinkedList<>();

        //增加元素
        singleLink.add(1);
        singleLink.add(2);
        singleLink.add(3);
        System.out.print("新增之后：");
        singleLink.show();

        //删除元素
        singleLink.delete(0);
        System.out.print("删除index为0之后：");
        singleLink.show();

        //修改元素
        singleLink.update(0,9);
        System.out.print("修改index为0之后：");
        singleLink.show();

        //获取单链表的长度
        int length = singleLink.length();
        System.out.println("单链表的长度："+length);

        //获取指定下标的数据
        System.out.println("获取指定下标的数据："+singleLink.get(1));

        //指定下标插入数据
        singleLink.add(1,6);
        System.out.print("在index为1位置插入数据之后：");
        singleLink.show();
    }
}

4.链表的优缺点

• 优点：

  • 链表的内存空间不连续。

  • 如果知道要处理节点的前一个位置，则进行插入和删除的复杂度为O(1);

  • 如果不知道要处理节点的前一个位置，则进行插入和删除的复杂度为O(N)。

  • 头插、头删的效率高，时间复杂度是O(1)。

  • 没有空间限制，不会溢出，可以存储很多元素。

• 缺点：

  • 链表不支持随机访问，查找元素效率低，需要遍历节点，时间复杂度是O(n)。