【数据结构】Java实现链表

news2024/9/22 7:38:18

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

  1. 找到最后一个结点
  2. 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：

  1. index < 0
  2. 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();
    }
}

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&#x1f34a;作者&#xff1a;计算机毕设残哥 &#x1f34a;简介&#xff1a;毕业后就一直专业从事计算机软件程序开发&#xff0c;至今也有8年工作经验。擅长Java、Python、微信小程序、安卓、大数据、PHP、.NET|C#、Golang等。 擅长&#xff1a;按照需求定制化开发项目、 源…
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DataX二次开发之达梦数据库插件

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达梦数据库自定义插件 达梦8的依赖引入定义reader module定义writer module修改核心配置数据库类型支持打包插件测试 以mysql到dm数据库为例配置mysql2dm.json执行任务查询下结果 DataX二次开发之达梦数据库插件 DataX 是阿里巴巴集团内被广泛使用的离线数据同步工具/平台,支持…
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eNSP 华为远程登录路由器

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华为远程登录路由器 前提&#xff1a;主机能与路由器通信就行&#xff0c;如果不同网段就配路由协议&#xff0c;这里直接模拟直连通信 Cloud&#xff1a; R&#xff1a; <Huawei>sys [Huawei]sys R [R]int g0/0/0 [R-GigabitEthernet0/0/0] [R-GigabitEthernet0/0/0]i…
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AQS 原理详解

AQS 原理详解

日常开发中&#xff0c;我们经常使用锁或者其他同步器来控制并发&#xff0c;那么它们的基础框架是什么呢&#xff1f;如何实现的同步功能呢&#xff1f;本文将详细讲解构建锁和同步器的基础框架--AQS&#xff0c;并根据源码分析其原理。 一、什么是 AQS&#xff1f; (一) AQS…
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Oracle+ASM+High冗余详解及空间计算

Oracle+ASM+High冗余详解及空间计算

Oracle ASM&#xff08;Automatic Storage Management&#xff09;的High冗余模式是一种提供高度数据保护的策略&#xff0c;它通过创建多个数据副本来确保数据的可用性和安全性。 以下是关于Oracle ASM High冗余的详细解释&#xff1a; 一、High冗余的特点 1.数据冗余度 在Hi…
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Java | Leetcode Java题解之第342题4的幂

Java | Leetcode Java题解之第342题4的幂

题目: 题解&#xff1a; class Solution {public boolean isPowerOfFour(int n) {return n > 0 && (n & (n - 1)) 0 && n % 3 1;} }
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【Datawhale AI夏令营第四期】 魔搭-大模型应用开发方向笔记 Task03 大咖项目分享 人话八股文Bakwaan_Buddy项目开发尝试

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【Datawhale AI夏令营第四期】 魔搭-大模型应用开发方向笔记 Task03 人话八股文Bakwaan_Buddy项目开发尝试 Idea: 我们草台班子目前的想法是解决大家计算机学院毕业面临的BUG——不爱背、背不下来八股文&#xff0c;觉得枯燥、烦、工作了用不着&#xff0c;反正就是知识他不进…
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Python酷库之旅-第三方库Pandas(085)

Python酷库之旅-第三方库Pandas(085)

目录 一、用法精讲 356、pandas.Series.str.isnumeric方法 356-1、语法 356-2、参数 356-3、功能 356-4、返回值 356-5、说明 356-6、用法 356-6-1、数据准备 356-6-2、代码示例 356-6-3、结果输出 357、pandas.Series.str.isdecimal方法 357-1、语法 357-2、参数…
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RabbitMQ的核心概念

RabbitMQ的核心概念

RabbitMQ是一个消息中间件&#xff0c;也是一个生产者消费者模型&#xff0c;负责接收&#xff0c;存储和转发消息。 核心概念 Producer 生产者&#xff0c;是RabbitMQ Server的客户端&#xff0c;向RabbitMQ发送消息。 Consumer 消费者&#xff0c;是RabbitMQ Server的客…
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Ps：首选项 - 单位与标尺

Ps：首选项 - 单位与标尺

Ps菜单&#xff1a;编辑/首选项 Edit/Preferences 快捷键&#xff1a;Ctrl K Photoshop 首选项中的“单位与标尺” Units & Rulers选项卡允许用户根据工作需求定制 Photoshop 的测量单位和标尺显示方式。这对于保持工作的一致性和精确性&#xff0c;尤其是在跨设备或跨平台…
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mybatis plus 查询部分源码分析，typehandler怎么实现的？FastjsonTypehandler 查询问题怎么解决？

mybatis plus 查询部分源码分析，typehandler怎么实现的？FastjsonTypehandler 查询问题怎么解决？

我们在使用mysql的json字段的时候有时为了方便&#xff0c;最好是查询的时候直接反序列化为对象比较好&#xff0c;这时候我们就用到了typehandler这个属性 首先mybatis plus 会初始化一系列的 typeHandler,并且扫描用户设置的typeHandler路径&#xff08;mybatis-plus: type-…
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