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Java 精炼解读数据结构的链表的概念与实现

2024-04-02 19:04:59 199人浏览泡泡鱼

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摘要

目录前言：一、什么是链表链表的概念链表的结构链表如何存储数据链表的实现穷举法创建链表打印链表查找是否包含关键字key是否在单链表当中得到单链表的长度：头插法尾插法任意位置插入,

链表的概念
链表的结构
链表如何存储数据
链表的实现
穷举法创建链表
打印链表
查找是否包含关键字key是否在单链表当中
得到单链表的长度：
头插法
尾插法
任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
删除第一次出现关键字为key的节点
删除所有值为key的节点

总结：

前言：

顺序表的问题及思考

1. 顺序表中间/头部的插入删除，时间复杂度为O(N)

2. 增容需要申请新空间，拷贝数据，释放旧空间。会有不小的消耗。

3. 增容一般是呈2倍的增长，势必会有一定的空间浪费。例如当前容量为100，满了以后增容到200，我们再继续插入了5个数据，后面没有数据插入了，那么就浪费了95个数据空间。

思考：如何解决以上问题呢？下面给出了链表的结构来看看。

一、什么是链表

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。

链表的结构

链表结构分为8种：

这里我们只讲最下面两种，因为在工作中、业务里、考试题、刷到的链表题、面试题里面都是用到这两种链表。

链表如何存储数据

链表是由一个一个节点组成的。(这里我们以单链表为例)

什么叫做节点？

节点分为两个域 ,假设一个叫做val域，一个叫做next域。

val：数据域

next：下一个节点的地址

链表的实现


//Listnode代表一个节点
 
class ListNode{
    public int val;
    public ListNode next;
 
    //构造方法
    public ListNode(int val){
        this.val = val;
    }
}


//MyLinkedList 代表这是一个链表
 
public class MyLinkedList {
    public ListNode head;//链表的头引用，所以定义在链表里，head是链表的头，不是节点的头，节点只有两个属性，一个属性是val值，一个属性是next值，所以不能定义在ListNode类里面
    ListNode listNode = new ListNode(2);//节点实例化，val域赋值为2
}

穷举法创建链表


/MyLinkedList 代表这是一个链表
public class MyLinkedList {
    public ListNode head;//链表的头引用，所以定义在链表里
    public  void createList(){
        ListNode listNode0 = new ListNode(11);
        ListNode listNode1 = new ListNode(26);
        ListNode listNode2 = new ListNode(23);
        ListNode listNode3 = new ListNode(45);
        ListNode listNode4 = new ListNode(56);
        listNode0.next = listNode1;
        listNode1.next = listNode2;
        listNode2.next = listNode3;
        listNode3.next = listNode4;
        this.head = listNode0;
    }

打印链表


//打印链表
    public  void display(){
         ListNode cur = this.head;
         while (cur != null){
             System.out.print(cur.val+" ");
             cur = cur.next;
         }
        System.out.println();
    }

打印结果：

查找是否包含关键字key是否在单链表当中


 //查找是否包含关键字key是否在单链表当中
    public boolean contains(int key) {
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            if (cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }

打印结果：

得到单链表的长度：


    //得到单链表的长度
    public int size(){
        ListNode cur = this.head;
        int count = 0;
        while(cur != null){
            count++;
            cur = cur.next;
        }
        return count;
    }

打印结果：

头插法


 //头插法
 
    public void addFirst(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if (this.head == null) {
            this.head = node;
        } else {
            node.next = this.head;
            head = node;
        }
    }

打印结果：

尾插法


//尾插法
 
    public void addLast(int data){
        ListNode node = new ListNode(data);
        ListNode cur = this.head;
        if(this.head == null){
            this.head = node;
        }else {
            while(cur.next != null){
                cur = cur.next;
            }
            cur.next = node;
 
        }
    }

打印结果：

任意位置插入,第一个数据节点为0号下标


public ListNode findIndex(int index){
        ListNode cur = this.head;
        while(index -1 != 0){
            cur = cur.next;
            index--;
        }
        return cur;
 
    }
    //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){
        if(index < 0 || index > size()){
            System.out.println("位置不合法");
            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;
 
    }

打印结果：

删除第一次出现关键字为key的节点


//删除第一次出现关键字为key的节点
    public void remove(int key){
        if(this.head == null){
            System.out.println("没有你要删除的节");
            return;
        }
       if (this.head.val == key){
           this.head = this.head.next;
           return;
        }
       ListNode cur = this.head;
       while (cur.next != null){
           if(cur.next.val == key){
               cur.next = cur.next.next;
               return;
           }
           cur = cur.next;
       }
       if(cur.next == null){
           System.out.println("没有该节点");
           return;
       }
 
    }

打印结果：

删除所有值为key的节点


    //删除所有值为key的节点
    public ListNode removeAllKey(int key){
        if(this.head == null) return null;
        ListNode prev = this.head;
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null){
            if(cur.val == key){
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            }else{
                    prev = cur;
                    cur = cur.next;
            }
        }
        if(this.head.val == key){
            this.head = this.head.next;
        }
        return this.head;
 
    }

打印结果：