目录
链表的概念
链表的实现
链表的功能
框架搭建
功能实现
打印链表
获取数据数量
查询数据
插入数据
头插法
尾插法
指定位置插入
删除数据
删除一个数据
删除多个相同数据
删除链表
完整代码
链表的概念
链表是一种物理存储结构上非连续存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的 。
这次要实现的是单向,不带头,非循环的链表,形式如下图所示,就像是一个火车头拉着一节节火车。
单向和不循环相对来说好理解一些,关于这个不带头可能有点难理解,下面这张图是带头,两图对比着看好理解一些
链表的实现
链表的功能
链表的功能包括插入数据、删除数据、查找数据以及销毁链表等功能,其中的部分功能还有细分。
框架搭建
首先我们可以创建一个MySingleList类,在其中定义链表的基本内容,这要运用到了静态代码块方面的知识。
MySingleList类
public class MySingleList implements IList{
static class ListNode{
public int val;
public ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;
}
之所以定义 head,是要把它作为链表的第一个结点,链表中每一个如下的部分都可称为一个结点。
创建一个IList接口类,再通过MySingleList类来重写接口的方法。
IList接口
public interface IList {
//头插法
public void addFirst(int data);
//尾插法
public void addLast(int data);
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
public void addIndex(int index,int data);
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
public boolean contains(int key);
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key);
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key);
//得到单链表的长度
public int size();
public void clear();
public void display();
public void createList();
}
此时的MySingleList类为
public class MySingleList implements IList{
static class ListNode{
public int val;
public ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;
@Override
public void addFirst(int data) {
}
@Override
public void addLast(int data) {
}
@Override
public void addIndex(int index, int data) {
}
@Override
public boolean contains(int key) {
return false;
}
@Override
public void remove(int key) {
}
@Override
public void removeAllKey(int key) {
}
@Override
public int size() {
return 0;
}
@Override
public void clear() {
}
@Override
public void display() {
}
@Override
public void createList() {
}
}
功能实现
打印链表
display方法
在打印链表之前,需要有链表才能打印,所以我们要先创建一个链表,写一个createList方法来实现
createList方法
public void createList(){
ListNode node1 = new ListNode(12);
ListNode node2 = new ListNode(23);
ListNode node3 = new ListNode(34);
ListNode node4 = new ListNode(45);
ListNode node5 = new ListNode(56);
node1.next = node2;
node2.next = node3;
node3.next = node4;
node4.next = node5;
this.head = node1;
}
因为要去打印链表,也就是说要把链表遍历一遍,然后打印其中的数据,而想要链表的数据一个接一个往下走,可以通过 head = head.next 来实现。循环条件是 cur != null,因为最后一个结点的next为null。
不过为了防止循环走完后,head的指向发生变化,我们可以写一个cur来解决的这个问题
public void display() {
ListNode cur = head;
//可以防止循环走完后,head的指向发生变化
while(cur != null){
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
}
获取数据数量
size方法
这里其实只要把链表遍历一遍,定义一个整型,每经过一个数据+1即可。
public int size() {
ListNode cur = head;
int len = 0;
while(cur != null){
len++;
cur = cur.next;
}
return len;
}
查询数据
contain方法
通过遍历链表,查询其中的val值是否和key值相等即可。
public boolean contains(int key) {
ListNode cur = head;
while(cur != null){
if(cur.val == key){
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
插入数据
头插法
addFirst方法
一开始设置了 head 作为第一个结点,所以在头部插入数据就可以先用插入数据连接结点,然后再把它设为第一个结点。
头插法不用把空链表作为特殊情况,因为无论链表是否为空,它都是在链表头部进行插入。
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
//先连接结点
node.next = head;
//再把node设为第一个结点
head = node;
}
尾插法
addList方法
我们要做的是把最后一个结点中的 null 改为 插入数据的地址,不过在这之前还得要找到最后一个结点,所以步骤可以分为下面这两步
- 找到最后一个结点
- 修改其中的next
对于尾插法,我们需要考虑链表是否为空,不为空按照上面思路走。若为空,就意味着这时的尾插其实也是头插,可以通过上面写的代码进行完善。
public void addLast(int data) {
//1.特殊情况,链表为空
ListNode node = new ListNode(data);
if(head == null){
head = node;
return;
}
//2.链表不为空
ListNode cur = head;
while(cur.next != null){
cur= cur.next;
}
cur.next = node;
}
指定位置插入
addIndex方法
这时候我们要想到插入的位置(index)是否合理
index位置不合理的情况有两种:
- index < 0
- index > size();
链表的排序和数组是一样的,都是从0开始计数,所以index=size()也是合理的,形式和尾插是一样的。这里同时可以想到当 index=0 和 index=size()时,使用头插法和尾插法进行。
最后剩的情况是插入到中间,我们可以通过index--的方式来确定到 插入元素位置的前一个位置,然后通过绑定 插入位置现在
public void addIndex(int index, int data) {
//多次调用size()方法是挺消耗资源的
int len = size();
if(index < 0 || index > len){
//自己尝试写一个异常
System.out.println("index位置不合法");
return;
}
if(index == 0){
addFirst(data);
return;
}
if(index == len){
addLast(data);
return;
}
//中间插入
ListNode cur = head;
while(index - 1 != 0){
cur = cur.next;
index--;
}
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = cur.next;
cur.next = node;
return;
}
删除数据
删除一个数据
这里我们先考虑链表中存在要删除的数据,首先我们要找到要删除的数据,这里我们可以单独写一个findNodeOfKey方法
private ListNode findNodeOfKey(int key){
ListNode cur = head;
while(cur != null){
if(cur.next.val == key){
return cur;
}
cur = cur.next;
}
return null;
}
这里我们找到的依旧是要删除的数据的 前一个结点
public void remove(int key) {
if(head == null){
return;
}
//特殊情况:删除头节点的文件
if(head.val == key){
head = head.next;
return;
}
ListNode cur = findNodeOfKey(key);
if(cur == null){
return;
}
ListNode del = cur.next;
cur.next = del.next;
}
private ListNode findNodeOfKey(int key){
ListNode cur = head;
while(cur != null){
if(cur.next.val == key){
return cur;
}
cur = cur.next;
}
return null;
}
删除多个相同数据
removeAllKey方法
这里分别定义了 prev = head, cur = head.next。
大致的删除步骤时通过prev和cur来进行结点的跳过
public void removeAllKey(int key) {
ListNode prev = head;
ListNode cur = head.next;
if(head == null){
return;
}
while(cur != null){
if(cur.val == key){
prev.next = cur.next;
cur = cur.next;
}else {
prev = cur;
cur = cur.next;
}
}
if(head.val == key){
head = head.next;
}
}
为了防止第一个结点的数据也需要被删除,在方法最后写了一个if语句,并且它只能放在最后,放在前面就不能达到删除数据的目的,这点大家可以自己试一试。
删除链表
clear方法
思路也是可以想到的,把链表中每一个结点都设为null,完成数据的回收。
public void clear() {
ListNode cur = head;
while(cur != null){
ListNode curN = cur.next;
cur.next = null;
cur = curN;
}
head = null;
}
更粗暴的方式时直接令 head == null,这两种方法看如何取舍来使用。
完整代码
MySingleList类
public class MySingleList implements IList{
static class ListNode{
public int val;
public ListNode next;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
public ListNode head;
@Override
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
//先连接结点
node.next = head;
//再把node设为第一个结点
head = node;
}
@Override
public void addLast(int data) {
//1.特殊情况,链表为空
ListNode node = new ListNode(data);
if(head == null){
head = node;
return;
}
//2.链表不为空
ListNode cur = head;
while(cur.next != null){
cur= cur.next;
}
cur.next = node;
}
@Override
public void addIndex(int index, int data) {
//多次调用size()方法是挺消耗资源的
int len = size();
if(index < 0 || index > len){
//自己尝试写一个异常
System.out.println("index位置不合法");
return;
}
if(index == 0){
addFirst(data);
return;
}
if(index == len){
addLast(data);
return;
}
//中间插入
ListNode cur = head;
while(index - 1 != 0){
cur = cur.next;
index--;
}
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = cur.next;
cur.next = node;
return;
}
@Override
public boolean contains(int key) {
ListNode cur = head;
while(cur != null){
if(cur.val == key){
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
}
@Override
public void remove(int key) {
if(head == null){
return;
}
//特殊情况:删除头节点的文件
if(head.val == key){
head = head.next;
return;
}
ListNode cur = findNodeOfKey(key);
if(cur == null){
return;
}
ListNode del = cur.next;
cur.next = del.next;
}
private ListNode findNodeOfKey(int key){
ListNode cur = head;
while(cur != null){
if(cur.next.val == key){
return cur;
}
cur = cur.next;
}
return null;
}
@Override
public void removeAllKey(int key) {
if (head == null) {
return;
}
ListNode prev = head;
ListNode cur = head.next;
while (cur != null) {
if (cur.val == key) {
prev.next = cur.next;
cur = cur.next;
}else{
prev = cur;
cur = cur.next;
}
}
if(head.val == key){
head = head.next;
}
}
@Override
public int size() {
ListNode cur = head;
int len = 0;
while(cur != null){
len++;
cur = cur.next;
}
return len;
}
@Override
public void clear() {
ListNode cur = head;
while(cur != null){
ListNode curN = cur.next;
cur.next = null;
cur = curN;
}
head = null;
}
public void createList(){
ListNode node1 = new ListNode(12);
ListNode node2 = new ListNode(23);
ListNode node3 = new ListNode(34);
ListNode node4 = new ListNode(45);
ListNode node5 = new ListNode(56);
node1.next = node2;
node2.next = node3;
node3.next = node4;
node4.next = node5;
this.head = node1;
}
@Override
public void display() {
ListNode cur = head;
//可以防止循环走完后,head的指向发生变化
while(cur != null){
System.out.print(cur.val + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
}
IList接口类
public interface IList {
//头插法
public void addFirst(int data);
//尾插法
public void addLast(int data);
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
public void addIndex(int index,int data);
//查找是否包含关键字key是否在单链表当中
public boolean contains(int key);
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key);
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key);
//得到单链表的长度
public int size();
public void clear();
public void display();
public void createList();
}
Test类
我自己写的时候的测试类也一并发给大家,方便大家进行测试。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
IList list = new MySingleList();
list.createList();
//list.display();
//System.out.print(list.size());
//System.out.println();
//System.out.println(list.contains(4));
//list.addIndex(2,99);
//list.remove(12);
list.clear();
list.display();
}
}