数据结构和算法——基于Java——3.1链表（单链表）

理论补充

概念:链表是以节点的方式存储，是链式存储
特性

1. 每个节点包含一个data数据域（存放数据），一个next域（指向下一个节点）
2. 链表分带头结点和不带头节点（单链表带头）
3. 链表的内存分布是无序的（我们画的图看上去是顺序但是内存分布是无序的，每一个节点可以在内存中呈离散分布）
   

代码实现

1.基础增加查询功能

package com.b0.a1_3linkedList;

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");
        //创建一个链表
        SingleLinkedList linkedList = new SingleLinkedList();
        linkedList.add(hero1);
        linkedList.add(hero2);
        linkedList.add(hero3);
        linkedList.add(hero4);
        linkedList.list();
    }
}
//定义一个SingleLinkedList来管理角色
class SingleLinkedList{
    //初始化头节点，头节点不存放具体的数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
    public void add(HeroNode node){
        //因为头节点不能移动，所以需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp = head;
        while (true){
            //找到链表最后
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        //最后一个节点指向node
        temp.next = node;
    }
    //显示链表【遍历】
    public void list(){
        if (head.next == null){
            System.out.println("链表为空！");
            return;
        }
        //因为头节点不能移动，所以需要一个辅助变量temp
        HeroNode temp = head.next;
        while (true){
            //判断链表是否到最后
            if (temp == null){
                break;
            }
            //输出节点信息
            System.out.println(temp);
            //输出结束必须要节点后移，不然会死循环
            temp = temp.next;
        }
    }
}

//定义一个HeroNode,每一个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;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}

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2.按顺序插入节点

上述实现中我们只是进行了基本插入，其中每个数据有一个编号，若需要按照编号排名顺序插入如何实现？

思路：
第一步：将初始化node值赋给一个temp变量，再通过temp遍历找到插入节点的位置
第二步：新节点.next = temp.next；temp.next = 新节点
SingleLinkedList类中新增方法addByOrder

	//第二种方式再添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置
    //如果有这个排名，添加失败，并给出提示
    public void addByOrder(HeroNode heroNode){
        //头节点不能动，因此需要使用一个辅助变量temp来找到添加位置
        //单链表，需要找到的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;//标识插入的编号是否存在，默认false
        while (true){
            if (temp.next == null){
                break;
            } else if (temp.next.no >heroNode.no) {//找到位置
                break;
            }else if (temp.next.no == heroNode.no) {
                flag = true;
                break;
            }else {
                temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
            }
        }
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修改main方法不按顺序插入

		//不按照编号顺序添加
        linkedList.addByOrder(hero1);
        linkedList.addByOrder(hero4);
        linkedList.addByOrder(hero3);
        linkedList.addByOrder(hero2);
        linkedList.list();
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输出结果仍然按照顺序输出

3.单链表的修改、删除和查找节点

3.1修改节点

根据新节点的no编号修改数据
在SingleLinkedList类中添加方法update

//修改节点信息，根据no编号修改，no编号不能修改。
    //1.根据newHeroNode的no来修改
    public void update(HeroNode newHeroNode){
        //判断链表是否为空
        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
        //定义一个辅助遍历
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false;//表示该节点是否被找到
        while (true){
            if (temp == null){
                break;//链表已经遍历完
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no){
                flag = true;//找到节点
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (flag){
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        }else {//没有找到
            System.out.println("没有找到编号："+newHeroNode.no+"的节点，不能修改！");
        }
    }
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主程序中实例节点然后调用

 		//测试修改节点
        HeroNode heroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟！");
        linkedList.update(heroNode);
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3.2 删除节点

SingleLinkedList类中编写delete方法

//思路1.head不能变动，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.说明我们比较时，是temp.next.no和 需要删除的节点的no比较
    public void delete(int no){
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;//标志是否找到链表的最后
        while (true){
            if (temp.next == null){//链表已经到最后
                break;
            }
            if (temp.next.no == no){//找到待删除节点的前一个节点
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;//后移，加上循环实现遍历
        }
        //判断flag
        if (flag){
            temp.next = temp.next.next;
        }else {
            System.out.println("要删除的节点："+no+"不存在") ;
        }
    }
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主函数中编写测试

		//...省略添加元素代码
 		//删除节点
        linkedList.delete(1);
        linkedList.delete(4);
        linkedList.delete(2);
        linkedList.delete(3);
        // 显示数据
        linkedList.list();
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注意此处：被删除的节点会被gc垃圾回收机制回收

3.4 查找节点

链表中查找效率是较低的时间复杂度为O(n)，若现实场景存在查询较多不推荐使用链表，推荐使用其他类型数据结构。
SingleLinkedList类中编写get方法

 //查找
    public HeroNode get(int no){
        HeroNode temp = head;
        while (true){
            if (temp.next == null){//空表直接返回null
                return null;
            }
            if (temp.no == no){//根据no遍历查找
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        return temp;
    }
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主函数中编写测试

System.out.println(linkedList.get(1));
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参考资料：B站尚硅谷