前言
链表（Linked List）是一种线性数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含两个部分：存储数据的部分和指向下一个节点的指针（或引用）。链表的结构使得它能够动态地增长和收缩，适合在不固定长度的序列中进行插入和删除操作。
链表的基本概念：
-
节点（Node）：链表的基本单位，每个节点包含两个部分：
- 数据域（Data）：存储节点的具体数据。
- 指针域（Pointer/Next）：存储指向下一个节点的引用。
-
头节点（Head）：链表的第一个节点，通常用于存储链表的入口。
-
尾节点（Tail）：链表的最后一个节点，它的指针域指向
null（在 Java 等语言中）或None（在 Python 中），表示链表的结束。 -
空链表：当链表中没有任何节点时，它被称为空链表，头节点指向
null。
并且,相比于顺序表,链表可以动态的管理大小,在插入或者删除元素时,时间复杂度也更低.
以一言蔽之:
链表在需要动态内存管理、频繁插入删除操作、不确定数据量的场景中优势明显.
那么,我们怎么徒手搓出来一个链表呢? 本文以单向链表为例
如何创建链表中的节点
为了从零开始写出一个链表,我们可以大致分成两个步骤
第一:我们首先要能写出一个节点
第二:我们把这些节点以某种方式连接起来
那我们首先做到第一步,怎么 创建一个节点?
很显然,这个节点需要一个值域和一个地址域,前者存储它的值,后者存储下一个节点的地址,
这样就创造了将节点们连接起来的条件
我们只需要创建一个类
public class Listnode
{
public int value;
public Listnode next;
public Listnode(int value)
{
this.value = value;
}
}
就正如代码所写的,其中value表示值, next 说人话就是下一个节点的地址.
说的官方一点就是:它表示一个指向链表中下一个节点的引用.
链表的实现
为了实现 无头单向非循环链表
我们需要如下的一些方法(里面不但存在基本方法,也存在笔者的私货)
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 reverseList();
// 反转链表
public void display() ;我们可以把它们写进一个接口里
OK,现在我们再写一个类,来正式地实现我们这些方法吧
在实现类中,我们首先要定义好头节点,和使用大小这两个值.
public class MyIlist implements IList
{
public int usedsize;
public Listnode head;
}头插法
就是往链表的头部插入新的元素,这里肯定有两种情况
情况一: 链表为空,那么这个插入的节点就是头结点
情况二:链表不为空,那么我们就要改变原头结点的位置,具体实现如下
新的结点node的地址域中的值就是原来的头结点的地址
然后node结点变成新的节点
代码如下
@Override
public void addFirst(int data) {
Listnode node = new Listnode(data);
if (head == null) {
this.head = node;
} else {
node.next = this.head;
this.head = node;
}
}尾插法
往链表的最末端插入新的元素,思路同样很简单,找到末端的结点,它的地址域肯定是null.
然后将它的地址域的值设为新节点的地址
代码如下:
@Override
public void addLast(int data)
{
Listnode node = new Listnode(data);
if (head == null) {
this.head = node;
return;
}
Listnode cur = this.head;
while (cur.next != null) {
cur = cur.next;
}
cur.next = node;
}删除一个值为key的结点
这个相对来说比较麻烦,但是思路很简单,你需要删除那个,你就直接"跳过"它,即将它上一个结点的地址域设置为它的下一个结点的地址
(图很丑,但是能理解意思就好)
为了达到这个目的,我们首先就要找到需要删掉结点的上一个结点
方法如下:
private Listnode findIndex2(int key) {
Listnode cur = this.head;
while (cur.next != null) {
if (cur.next.value == key) {
return cur;
}
cur = cur.next;
}
return null;
}但这也漏洞啊,头结点怎么办?头结点也没有前置结点啊?
所以这就是特例,如果是要删的是头结点,就直接让 head=head.next 即可
完整代码如下:
@Override
public void remove(int key) {
if (this.head == null) {
return;
}
if (this.head.value == key) {
this.head = this.head.next;
return;
}
Listnode cur = findIndex2(key);
if (cur == null) {
return;
}
Listnode del = cur.next;
// del结点就是要删除的结点
cur.next = del.next;
// 这步是什么就不用我多说了吧
}
删除所有值为key的结点
这个呢其实和删除单一结点差不多,只不过是要重复多遍
这里笔者就给一个简洁的概况一切情况的代码
@Override
public void removeAllKey(int key)
{
Listnode dummy = new Listnode(0);
dummy.next = this.head;
Listnode cur = dummy;
while (cur.next != null) {
if (cur.next.value == key) {
cur.next = cur.next.next;
} else {
cur = cur.next;
}
}
this.head = dummy.next;
}
在指定下标插入元素
该方法同样思路简单,找到 前一个下标的结点
将它的地址域的值赋给需要插入的node的地址域,然后改变前一个下标结点的地址域
private Listnode findIndex(int idx) {
Listnode cur = this.head;
int num = 0;
while (num != idx - 1) {
cur = cur.next;
num++;
}
return cur;
}
@Override
public void addIndex(int index, int data) {
if (index < 0 || index > size()) {
return;
}
if (index == 0) {
addFirst(data);
return;
}
if (index == size()) {
addLast(data);
return;
}
Listnode cur = findIndex(index);
Listnode node = new Listnode(data);
node.next = cur.next;
cur.next = node;
}其他方法
剩下的就是一些其他的方法,比如求链表的大小,求链表是否有值为X的结点,清除链表中的所有元素,按顺序打印链表元素等
笔者在此一并展示
@Override
public int size() {
Listnode cur = this.head;
this.usedsize = 0;
while (cur != null) {
usedsize++;
cur = cur.next;
}
return usedsize;
} @Override
public void clear() {
Listnode cur = this.head;
while (cur != null) {
Listnode curNext = cur.next;
cur.value = 0;
cur.next = null;
cur = curNext;
}
head = null;
System.out.println("清空");
}
@Override
public boolean contains(int key) {
Listnode cur = this.head;
while (cur != null) {
if (cur.value == key) {
return true;
}
cur = cur.next;
}
return false;
} @Override
public void display() {
Listnode cur = this.head;
if (head == null) {
System.out.println("链表为空");
return;
}
while (cur != null) {
System.out.print(cur.value + " ");
cur = cur.next;
}
System.out.println();
}
结尾
以上就是实现一个单向无循环链表的基本方法,还有一些细分的方法,笔者未来介绍题目时会带着
希望这篇博客能带您快速入门,并能自己动手写出来
完整代码在鄙人的github中
MyJava/Java DS/src/SLlist/MyIlist.java at main · calljsh/MyJava (github.com)
需要的点进去直接看完整的
