LinkedList

链表是有序的列表，但它在内存里是无序的。

• 链表是以节点的方式来存储,是链式存储
• 每个节点包含data 域， next 域：指向下一个节点
• 各个节点不一定是连续存储.
• 链表分带头节点的链表和没有头节点的链表，根据实际的需求来确定

▼单链表：

实现：

package linkedlist;

/**
 * @Author
 * @Date: 2020/5/11 10:59
 */

import java.util.Stack;

public class SingleLinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //进行测试
        //先创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");

        //创建要给链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();


        //加入
        singleLinkedList.add(hero1);
        singleLinkedList.add(hero4);
        singleLinkedList.add(hero2);
        singleLinkedList.add(hero3);

        // 测试一下单链表的反转功能
        System.out.println("原来链表的情况~~");
        singleLinkedList.list();

//    System.out.println("反转单链表~~");
//    reversetList(singleLinkedList.getHead());
//    singleLinkedList.list();

        System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
        reversetList(singleLinkedList.getHead());


    //加入按照编号的顺序
    singleLinkedList.addByOrder(hero1);
    singleLinkedList.addByOrder(hero4);
    singleLinkedList.addByOrder(hero2);
    singleLinkedList.addByOrder(hero3);

    //显示一把
    singleLinkedList.list();

    //测试修改节点的代码
    HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
    singleLinkedList.update(newHeroNode);

    System.out.println("修改后的链表情况~~");
    singleLinkedList.list();

    //删除一个节点
    singleLinkedList.del(1);
    singleLinkedList.del(4);
    System.out.println("删除后的链表情况~~");
    singleLinkedList.list();

    //测试一下 求单链表中有效节点的个数
    System.out.println("有效的节点个数=" + getLength(singleLinkedList.getHead()));//2

    //测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
    HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 3);
    System.out.println("res=" + res);


    }
    //将单链表反转
    public static void reversetList(HeroNode head) {
        //如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
        if(head.next == null || head.next.next == null) {
            return ;
        }

        //定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
        HeroNode cur = head.next;
        HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
        HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", "");
        //遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表reverseHead 的最前端
        //动脑筋
        while(cur != null) {
            next = cur.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点，因为后面需要使用
            cur.next = reverseHead.next;//将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
            reverseHead.next = cur; //将cur 连接到新的链表上
            cur = next;//让cur后移
        }
        //将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
        head.next = reverseHead.next;
    }

    //查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
    //思路
    //1. 编写一个方法，接收head节点，同时接收一个index
    //2. index 表示是倒数第index个节点
    //3. 先把链表从头到尾遍历，得到链表的总的长度 getLength
    //4. 得到size 后，我们从链表的第一个开始遍历 (size-index)个，就可以得到
    //5. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
    public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
        //判断如果链表为空，返回null
        if(head.next == null) {
            return null;//没有找到
        }
        //第一个遍历得到链表的长度(节点个数)
        int size = getLength(head);
        //第二次遍历  size-index 位置，就是我们倒数的第K个节点
        //先做一个index的校验
        if(index <=0 || index > size) {
            return null;
        }
        //定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
        HeroNode cur = head.next; //3 // 3 - 1 = 2
        for(int i =0; i< size - index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur;

    }

    //方法：获取到单链表的节点的个数(如果是带头结点的链表，需求不统计头节点)
    /**
     *
     * @param head 链表的头节点
     * @return 返回的就是有效节点的个数
     */
    public static int getLength(HeroNode head) {
        if(head.next == null) { //空链表
            return 0;
        }
        int length = 0;
        //定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
        HeroNode cur = head.next;
        while(cur != null) {
            length++;
            cur = cur.next; //遍历
        }
        return length;
    }

}


//定义SingleLinkedList 管理我们的英雄
class SingleLinkedList {
    //先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");


    //返回头节点
    public HeroNode getHead() {
        return head;
    }

    //添加节点到单向链表
    //思路，当不考虑编号顺序时
    //1. 找到当前链表的最后节点
    //2. 将最后这个节点的next 指向 新的节点
    public void add(HeroNode heroNode) {

        //因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
        HeroNode temp = head;
        //遍历链表，找到最后
        while(true) {
            //找到链表的最后
            if(temp.next == null) {//
                break;
            }
            //如果没有找到最后, 将将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        //当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        //将最后这个节点的next 指向 新的节点
        temp.next = heroNode;
    }

    //第二种方式在添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置
    //(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
    public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
        //因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
        //因为单链表，因为我们找的temp 是位于 添加位置的前一个节点，否则插入不了
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
        while(true) {
            if(temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后
                break; //
            }
            if(temp.next.no > heroNode.no) { //位置找到，就在temp的后面插入
                break;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no) {//说明希望添加的heroNode的编号已然存在

                flag = true; //说明编号存在
                break;
            }
            temp = temp.next; //后移，遍历当前链表
        }
        //判断flag 的值
        if(flag) { //不能添加，说明编号存在
            System.out.printf("准备插入的英雄的编号 %d 已经存在了, 不能加入\n", heroNode.no);
        } else {
            //插入到链表中, temp的后面
            heroNode.next = temp.next;
            temp.next = heroNode;
        }
    }

    //修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
    //说明
    //1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
    public void update(HeroNode newHeroNode) {
        //判断是否空
        if(head.next == null) {
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        //找到需要修改的节点, 根据no编号
        //定义一个辅助变量
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false; //表示是否找到该节点
        while(true) {
            if (temp == null) {
                break; //已经遍历完链表
            }
            if(temp.no == newHeroNode.no) {
                //找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //根据flag 判断是否找到要修改的节点
        if(flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else { //没有找到
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }

    //删除节点
    //思路
    //1. head 不能动，因此我们需要一个temp辅助节点找到待删除节点的前一个节点
    //2. 说明我们在比较时，是temp.next.no 和  需要删除的节点的no比较
    public void del(int no) {
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
        while(true) {
            if(temp.next == null) { //已经到链表的最后
                break;
            }
            if(temp.next.no == no) {
                //找到的待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; //temp后移，遍历
        }
        //判断flag
        if(flag) { //找到
            //可以删除
            temp.next = temp.next.next;
        }else {
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }

    //显示链表[遍历]
    public void list() {
        //判断链表是否为空
        if(head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode temp = head.next;
        while(true) {
            //判断是否到链表最后
            if(temp == null) {
                break;
            }
            //输出节点的信息
            System.out.println(temp);
            //将temp后移， 一定小心
            temp = temp.next;
        }
    }
}

//定义HeroNode ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode next; //指向下一个节点
    //构造器
    public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
    //为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}




▼双向链表：

单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或者向后查找。单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点，而双向链表，则可以自我删除，所以前面我们单链表删除时节点，总是找到temp,temp是待删除节点的前一个节点

package linkedlist;


public class DoubleLinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        System.out.println("双向链表的测试");
        // 先创建节点
        HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨");
        HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟");
        HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星");
        HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头");
        // 创建一个双向链表
        DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
        doubleLinkedList.add(hero1);
        doubleLinkedList.add(hero2);
        doubleLinkedList.add(hero3);
        doubleLinkedList.add(hero4);

        doubleLinkedList.list();

        // 修改
        HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙");
        doubleLinkedList.update(newHeroNode);
        System.out.println("修改后的链表情况");
        doubleLinkedList.list();

        // 删除
        doubleLinkedList.del(3);
        System.out.println("删除后的链表情况~~");
        doubleLinkedList.list();



    }

}

// 创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {

    // 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
    private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", "");

    // 返回头节点
    public HeroNode2 getHead() {
        return head;
    }

    // 遍历双向链表的方法
    // 显示链表[遍历]
    public void list() {
        // 判断链表是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        // 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode2 temp = head.next;
        while (true) {
            // 判断是否到链表最后
            if (temp == null) {
                break;
            }
            // 输出节点的信息
            System.out.println(temp);
            // 将temp后移， 一定小心
            temp = temp.next;
        }
    }

    // 添加一个节点到双向链表的最后.
    public void add(HeroNode2 heroNode) {

        // 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最后
        while (true) {
            // 找到链表的最后
            if (temp.next == null) {//
                break;
            }
            // 如果没有找到最后, 将将temp后移
            temp = temp.next;
        }
        // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
        // 形成一个双向链表
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }

    // 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
    // 只是 节点类型改成 HeroNode2
    public void update(HeroNode2 newHeroNode) {
        // 判断是否空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        // 找到需要修改的节点, 根据no编号
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode2 temp = head.next;
        boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break; // 已经遍历完链表
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
        if (flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else { // 没有找到
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }

    // 从双向链表中删除一个节点,
    // 说明
    // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
    // 2 找到后，自我删除即可
    public void del(int no) {

        // 判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {// 空链表
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }

        HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
        boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
        while (true) {
            if (temp == null) { // 已经到链表的最后
                break;
            }
            if (temp.no == no) {
                // 找到的待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; // temp后移，遍历
        }
        // 判断flag
        if (flag) { // 找到
            // 可以删除
            // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
            temp.pre.next = temp.next;
            // 这里我们的代码有问题?
            // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
            if (temp.next != null) {
                temp.next.pre = temp.pre;
            }
        } else {
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }

}

// 定义HeroNode2 ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
class HeroNode2 {
    public int no;
    public String name;
    public String nickname;
    public HeroNode2 next; // 指向下一个节点, 默认为null
    public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点, 默认为null
    // 构造器

    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    // 为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}



▼循环链表：

package linkedlist;

public class Josepfu {

  public static void main(String[] args) {
    // 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
    CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
    circleSingleLinkedList.addBoy(125);// 加入5个小孩节点
    circleSingleLinkedList.showBoy();

    //测试一把小孩出圈是否正确
    circleSingleLinkedList.countBoy(10, 20, 125); // 2->4->1->5->3
    //String str = "7*2*2-5+1-5+3-3";
  }

}

// 创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
  // 创建一个first节点,当前没有编号
  private Boy first = null;

  // 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
  public void addBoy(int nums) {
    // nums 做一个数据校验
    if (nums < 1) {
      System.out.println("nums的值不正确");
      return;
    }
    Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
    // 使用for来创建我们的环形链表
    for (int i = 1; i <= nums; i++) {
      // 根据编号，创建小孩节点
      Boy boy = new Boy(i);
      // 如果是第一个小孩
      if (i == 1) {
        first = boy;
        first.setNext(first); // 构成环
        curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
      } else {
        curBoy.setNext(boy);//
        boy.setNext(first);//
        curBoy = boy;
      }
    }
  }

  // 遍历当前的环形链表
  public void showBoy() {
    // 判断链表是否为空
    if (first == null) {
      System.out.println("没有任何小孩~~");
      return;
    }
    // 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
    Boy curBoy = first;
    while (true) {
      System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
      if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
        break;
      }
      curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
    }
  }

  // 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
  /**
   *
   * @param startNo
   *            表示从第几个小孩开始数数
   * @param countNum
   *            表示数几下
   * @param nums
   *            表示最初有多少小孩在圈中
   */
  public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
    // 先对数据进行校验
    if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
      System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
      return;
    }
    // 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
    Boy helper = first;
    // 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
    while (true) {
      if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
        break;
      }
      helper = helper.getNext();
    }
    //小孩报数前，先让 first 和  helper 移动 k - 1次
    for(int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
      first = first.getNext();
      helper = helper.getNext();
    }
    //当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动  m  - 1 次, 然后出圈
    //这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
    while(true) {
      if(helper == first) { //说明圈中只有一个节点
        break;
      }
      //让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
      for(int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
        first = first.getNext();
        helper = helper.getNext();
      }
      //这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
      System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
      //这时将first指向的小孩节点出圈
      first = first.getNext();
      helper.setNext(first); //

    }
    System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());

  }
}

// 创建一个Boy类，表示一个节点
class Boy {
  private int no;// 编号
  private Boy next; // 指向下一个节点,默认null

  public Boy(int no) {
    this.no = no;
  }

  public int getNo() {
    return no;
  }

  public void setNo(int no) {
    this.no = no;
  }

  public Boy getNext() {
    return next;
  }

  public void setNext(Boy next) {
    this.next = next;
  }

}