一、链表的概念和结构
1.1 链表的概念
1.2 链表的分类
二、单向不带头非循环链表
2.1 创建节点类型
class ListNode {
public int val;//数值
public ListNode next;//下一个节点的地址
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
我们在 MyLinkedList 里创建一个head变量来标识链表的头部，接着就是实现单链表的增删查改了
2.2 头插法
这个头插法并不要考虑第一次插入，每次插入只需要把插入的节点node 的next值改成头节点，再把头节点指向node
//头插法
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = this.head;
this.head = node;
}
2.3 尾插法
//尾插法
public void addLast(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
ListNode cur = this.head;
//第一次插入
if(this.head == null) {
this.head = node;
}else{
while (cur.next != null) {
cur = cur.next;
}
cur.next = node;
}
}
2.4 获取链表长度
//得到单链表的长度
public int size() {
int count = 0;
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
cur = cur.next;
count++;
}
return count;
}
2.5 任意位置插入
最关键的就是从中间任意位置插入 要从中间位置插入，就需要找到要插入位置的前一个节点的位置。再插入到它们中间。
/**
* 让 cur 向后走 index - 1 步
* @param index
* @return
*/
public ListNode findIndexSubOne(int index) {
int count = 0;
ListNode cur = this.head;
while (count != index-1) {
cur = cur.next;
count++;
}
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) {
//判断合法性
if(index < 0 || index > size()) {
System.out.println("index位置不合法");
return;
}
//头插法
if(index == 0) {
this.addFirst(data);
return;
}
//尾插法
if(index == size()) {
this.addLast(data);
return;
}
//找前驱,cur指向的是 index 的前一个节点
ListNode cur = findIndexSubOne(index);
ListNode node = new ListNode(data);
node.next = cur.next;
cur.next = node;
}
2.6 查找关键字
//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;
}
2.7 删除第一次出现值为key的节点
这个思路其实也很简单，考虑到两种情况即可
/**
* 找要删除 key 的前一个节点
* @return
*/
public ListNode searchPrev(int key) {
ListNode prev = this.head;
while (prev.next != null) {
if (prev.next.val == key) {
return prev;
}
prev = prev.next;
}
return null;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key) {
if(this.head.val == key) {
this.head = this.head.next;
return;
}
//找 key 的前驱节点
ListNode prev = searchPrev(key);
if(prev == null) {
System.out.println("没有key这个关键字");
return;
}
//删除
ListNode delete = prev.next;
prev.next = delete.next;
}
2.8 删除所有值为key的节点
假设要删除的是3，思路：
记住一定要边画图边写代码！
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key) {
ListNode prev = this.head;
ListNode cur = this.head.next;
while (cur != null) {
if(cur.val == key) {
prev.next = cur.next;
cur = cur.next;
}else {
prev = cur;
cur = cur.next;
}
}
//判断第一个节点是否是要删除的节点
if(this.head.val == key) {
this.head = this.head.next;
}
}
2.9 遍历打印链表
//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();
}
置空链表
//置空链表
public void clear() {
ListNode cur = this.head;
//一个个制空
while (cur != null) {
ListNode curNext = cur.next;
cur.next = null;
cur = curNext;
}
this.head = null;
}
三、双向不带头非循环链表
public class TestLinkedList {
public ListNode head;
public ListNode last;
}
3.1 创建节点类型
同样先定义节点类型，比单向链表多了一个前驱节点而已。
class ListNode {
public int val;
public ListNode prev;
public ListNode next;
public ListNode (int val) {
this.val = val;
}
}
3.2 头插法
//头插法
public void addFirst(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
//第一次插入
if(this.head == null) {
this.head = node;
this.last = node;
}else {
head.prev = node;
node.next = this.head;
this.head = node;
}
}
3.3 尾插法
//尾插法
public void addLast(int data) {
ListNode node = new ListNode(data);
//第一次插入
if(this.head == null) {
this.head = node;
this.last = node;
}else {
this.last.next = node;
node.prev = this.last;
this.last = node;
}
}
3.4 获取链表长度
//得到链表的长度
public int size() {
ListNode cur = this.head;
int count = 0;
while (cur != null) {
count++;
cur = cur.next;
}
return count;
}
3.5 任意位置插入
任意位置插入也和单链表类似有三种情况。判断合法性和头插尾插就不多了主要还是在中间的随机插入，一定要注意修改的顺序！
要修改的地方一共有四个，一定要画图理解！
//找要插入的节点的位置
public ListNode searchIndex(int index) {
ListNode cur = this.head;
while (index != 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) {
//判断index位置的合法性
if(index < 0 || index > this.size()) {
System.out.println("index的位置不合法");
return;
}
//头插法
if(index == 0) {
this.addFirst(data);
return;
}
//尾插法
if(index == this.size()) {
this.addLast(data);
return;
}
//中间插入
ListNode node = new ListNode(data);
ListNode cur = searchIndex(index);
node.next = cur;
node.prev = cur.prev;
cur.prev.next = node;
cur.prev = node;
}
3.6 查找关键字
//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;
}
3.7 删除第一次出现的关键字key的节点
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key) {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
if(cur.val == key) {
//要删除的是头节点
if(this.head == cur) {
this.head = this.head.next;
this.head.prev = null;
}else {
//尾巴节点和中间的节点两种情况
cur.prev.next = cur.next;
if(this.last == cur) {
//删除尾巴节点
cur = cur.prev;
}else {
cur.next.prev = cur.prev;
}
}
//已经删完了
return;
}else {
cur = cur.next;
}
}
}
3.8 删除所有值为key的节点
思路和删除一个key类似，但需要注意两个点。
//删除所有值为key的节点
public void removeAllKey(int key) {
ListNode cur = this.head;
while (cur != null) {
if(cur.val == key) {
//要删除的是头节点
if(this.head == cur) {
this.head = this.head.next;
//假设全部是要删除的节点
if(this.head != null) {
this.head.prev = null;
}else {
//防止最后一个节点不能被回收
this.last = null;
}
}else {
//尾巴节点和中间的节点两种情况
cur.prev.next = cur.next;
if(this.last == cur) {
//删除尾巴节点
cur = cur.prev;
}else {
cur.next.prev = cur.prev;
}
}
//走一步
cur = cur.next;
}else {
cur = cur.next;
}
}
}
3.9 遍历打印链表
//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();
}
置空链表
//置空链表
public void clear() {
ListNode cur = this.head;
//一个一个置空
while (cur != null) {
ListNode curNext = cur.next;
cur.prev = null;
cur.next = null;
cur = curNext;
}
this.head = null;
this.last = null;
}
四、总结
1.这里实现了两种较难的链表：单向不带头非循环和双向不带头非循环
2.链表物理上不一定连续，但逻辑上一定连续。
3.增：链表插入一个元素只需要修改指向，所以时间复杂度为O(1)
4:删：链表删除元素，同样只需修改指向，时间复杂度为O(1)
5.查：链表如果需要查找一个元素需要遍历链表，所以时间复杂度为O(n)
6.改：链表要去找到要修改的元素，所以时间复杂度为O(n).
