[数据结构] 链表

目录

1.链表的基本概念

2.链表的实现 -- 节点的构造和链接

        节点如何构造?

        如何将链表关联起来?

3.链表的方法(功能)

1).display() -- 链表的遍历

2).size() -- 求链表的长度

3).addFirst(int val) -- 头插法

4).addLast(int val) -- 尾插法

5).addIndex -- 在任意位置插入

6).contains(int val) -- 链表中是否包含某个元素

7). remove(int key) -- 删除第一次出现的关键字的节点

8).removeAll(int val) -- 删除所有出现的关键字的节点

9).clear() -- 清空

        回收对象,防止浪费 : head == null;

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1.链表的基本概念

• 链表（Linked List）是一种常见的基础数据结构，它由一系列节点（Node）组成，每个节点包含两部分：一部分存放数据元素，另一部分存放指向下一个节点的指针.

2.链表的实现 -- 节点的构造和链接

        节点如何构造?

在 Java 中，通常通过定义一个类来表示链表中的节点。每个节点通常包含两个部分：数据域和指针域。对于单向链表，每个节点的指针域指向下一个节点.

public class LinkedList {// 定义链表节点static class ListNode {int val; // 数据域ListNode next; // 指针域ListNode(int x) {this.val = x;this.next = null;}}public ListNode head;
}

        如何将链表关联起来?

通过访问node1的指针域next,将其赋值为下一个节点的地址,以此类推,最后让头节点head指向第一个节点node1.

        node1.next = node2;node2.next = node3;node3.next = node4;node4.next = node5;this.head = node1;

3.链表的方法(功能)

1).display() -- 链表的遍历

首先，我们创建一个名为 cur 的局部变量，它是一个指向 ListNode 类型的引用。将链表的头节点（head）赋值给 cur，这样我们就有了一个可以用来遍历整个链表的起始点.使用 while 循环来遍历链表。只要 cur不是 null（即还没有到达链表的末尾），就继续执行循环体内的代码。如果 cur 是 null，则说明已经到了链表的末尾，循环结束。在循环体内，我们使用 System.out.print 来打印当前节点的数据。这里用 + " -> " 格式化输出，以箭头分隔各个数据项，直观地表示出它们之间的链接关系。更新 cur指针，使其指向下一个节点（通过 cur.next 获取）。这一步非常重要，因为它确保了我们在下一次迭代时能够访问链表中的下一个节点。当循环结束后，我们额外打印一个 null，表示链表的终止。这是为了更清晰地展示链表结构，表明没有更多的节点了。

public void display() {ListNode cur = head;while(cur != null) {System.out.print(cur.val + "->");cur = cur.next;}System.out.println("null");}

2).size() -- 求链表的长度

        定义count变量,记录cur向后走的次数,每走一步,count++

public int size() {ListNode cur = head;int count = 0;while(cur != null) {count++;cur = cur.next;}return count;}

3).addFirst(int val) -- 头插法

        1. 将head头节点的地址传给node.next  2. 然后让head指向node

        注意: 这里两步的顺序不可以交换 , 否则 就是自己指向自己了

public void addFirst(int val) {ListNode node = new ListNode(val);node.next = head;head = node;}

4).addLast(int val) -- 尾插法

        1.为了避免head == null 报错, 先进行判断,若head == null , 则 head = node,然后return掉.

        2.若head != null , 则 这通过循环找到 cur.next == null ,最后让cur.next = node.

public void addLast(int val) {ListNode node = new ListNode(val);if(head == null) {head = node;return;}ListNode cur = head;while(cur.next != null) {cur = cur.next;}cur.next = node;}

5).addIndex -- 在任意位置插入

1.判断index的合法性: (1). 定义一个 checkIndex(int index) 方法用来检查 index 的合法性

2.index == 0 || index == size();前者相当于是头插，直接调用 addFirst(),后者相当于是尾插，直接调用 addLast()

3.找到 index 的前一个位置,创建一个 findIndexSubOne(int index) 方法,创建一个节点 cur 来接收调用方法的返回值, 最后 cur 就是 index 位置的前一个节点了

4.进行连接,实例化一个所带数据为 val 的节点 node,

node.next = cur.next;

cur.next = node;

public void addIndex(int index,int val) {// 1.判断index的合法性try {checkIndex(index);} catch(IndexNotLegalException e) {e.printStackTrace();}// index == 0 || index == size()if(index == 0) {addFirst(val);return;} else if(index == size()) {addLast(val);return;}// 3.找到index前一个位置ListNode cur = findIndexSubOne(index);// 4.进行连接ListNode node = new ListNode(val);node.next = cur.next;cur.next = node;}public ListNode findIndexSubOne(int index) {ListNode cur = head;for (int i = 0; i < index - 1; i++) {cur = cur.next;}return cur;}public void checkIndex(int index) {if(index < 0 || index >size()) {throw new IndexNotLegalException("index位置不合法");}}public class IndexNotLegalException extends RuntimeException {public IndexNotLegalException() {}public IndexNotLegalException(String message) {super(message);}}

6).contains(int val) -- 链表中是否包含某个元素

遍历链表,如果能在链表中找到val,则返回true,否则,返回false

public boolean contains(int val) {ListNode cur = head;while(cur != null) {if(cur.val == val) {return true;}cur = cur.next;}return false;}

7). remove(int key) -- 删除第一次出现的关键字的节点

        1.首先判断链表是否为空

        2.循环遍历 : cur.next != null

        3.找到val值的前一个节点cur : 当cur.next.val = val 时,找到目标

        4.进行删除

        

public void remove(int key) {// 如果链表为空if(head == null) {return;}// 如果第一个元素就为val时if(head.val == key) {head = head.next;return;}ListNode cur = head;while(cur.next != null) {if(cur.next.val == key) {cur.next = cur.next.next;return;}cur = cur.next;}}

8).removeAll(int val) -- 删除所有出现的关键字的节点

• 定义两个引用变量
  • cur 代表当前需要删除的节点
  • prev 代表当前需要删除节点的前驱

1. 若 cur.val == val
   1. prev.next = cur.next
   2. cur = cur.next
2. 否则：
   1. prev = cur
   2. cur = cur.next
3. 处理头节点

public void removeAll(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;}}// 除了头节点都删除完成if(head.val == key) {head = head.next;}}

9).clear() -- 清空

        回收对象,防止浪费 : head == null;

public void clear() {this.head = null;}