Java链表数据结构及其简单使用方法解析

2022-11-13 11:11:04 解析数据结构使用方法

认识链表结构

单向链表

单链表在内存中的表示：

可以看到，一个链表的节点包含数据域和指向下一个节点的引用，链表最后一个节点指向null（空区域）。

我们可以根据这一定义，用Java语言表示一下单向链表的结构：

public class node {
    public int value;
    public Node next;
    
    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }
}

在链表的结构中，有数据域value，以及一个指向下一个节点的引用next。

TIP：这里的value还可以定义成泛型的。

双向链表

我们再来看一下双向链表的结构：

双向链表中的节点有数值域，和指向它前一个节点的引用以及指向它后一个节点的引用，据此我们可以定义出

双向链表的结构：

public class DoubleNode {
    public int value;
    public DoubleNode pre;
    public DoubleNode next;
    
    public DoubleNode(int value) {
        this.value = value;
    }
}

加深对链表结构的理解

实现单向和双向链表的反转

说明：

对于一个链表如图所示：

反转的意思是，将原来链表上的节点指针指向反转，原来的指向是：a -> b -> c -> d -> null，变成现在的指向：d -> c -> b -> a -> null，

即反转后的结构如图所示：

这个题目不难，我们转换一下指针的指向就行了。

设计这样一个函数，函数的过程是调整链表各节点的指针指向，那么这个函数的要素有：

返回值是链表的新的头结点，这样能保证函数执行完，原链表变成一个有新的头结点的链表
需要传入一个链表，用头结点表示

解题技巧：定义两个Node引用辅助我们反转指针指向。

代码实现：

public static Node reverseNode(Node head) {
    Node pre = null;
    Node next = null;
    //最终让head指向null
    while (head != null) {
        next = head.next;
        head.next = pre;
        pre = head;
        head = next;
    }
    return pre;
}

我们来模拟一下这个函数的执行过程。

链表原始状态：

方法开始执行，此时 head.next 不为空，所以，执行如下步骤：

next = head.next：让next指向head（当前节点）的下一个节点，即b

head.next = pre：让当前节点的下一个节点指向pre，即null

此时当前节点从原来指向b，改为指向null。

pre = head：让pre指向当前节点
head = next：让当前节点指向next，相当于移动head节点，直到将head节点移动到原来tail节点的位置

第一次循环执行结束，此时 head 为b，不是null，所以继续循环，执行流程：

此时 head 为c，不是null，所以继续循环，执行流程如下：

同理，此时 head 为d，不是null，继续循环：

这是就完成了单链表的反转步骤。

有了单链表反转的经验，我们很容易就能实现双向链表的反转，代码如下：

public DoubleNode reverseDoubleNode(DoubleNode head) {
    DoubleNode pre = null;
    DoubleNode next = null;
    while (head != null) {
        next = head.next;
        //操作（移动）当前节点
        head.next = pre;
        head.pre = next;

        pre = head;
        head = next;
    }
    return pre;
}

实现把链表中给定的值都删除

题如：给定一个单链表头节点head，以及一个整数，要求把链表中值为给定整数的节点都删除。

实现思路：

要实现的函数需要给我传一个头节点以及给定的数值，头节点确定链表。func(Node head, int num)。
函数给不给返回值，返回值是什么？试想，针对链表 3 -> 5 -> 4 -> 3 -> 4 -> 5 ，假如要删除4，那么新链表就是 3 -> 5-> 3 -> 5，头节点仍然是原来的节点3；而如果要删除值为3的节点呢，删除后就是 5 -> 4 -> 4 -> 5 ，头节点变了。因此，我们要设计的这个函数需要返回新链表的头节点。
上述分析得知，需要返回新链表的头节点，因此也就是要返回第一个不是给定值的节点（因为给定值的节点都要被删除掉）。

//head移动到第一个不需要删除的位置：边界条件
while (head != null) {
    if (head.value != num) {
        break;
    }
    //head右移
    head = head.next;
}
//跳出循环之后，head的情况：
//1. head = null，这种情况是链表中的值全部是给定值，全删了
//2. head != null
// 中间操作
//最终返回head：第一个不是给定值的节点
return head;

head移动到第一个不需要删除的位置后，head若为null，表示所有节点都删除了，直接返回就可以了；若head不为null，借助两个辅助变量Node pre和cur，从head处开始往next走，遇到给定值就跳过。

Node pre = head;
Node cur = head;
while (cur != null) {
    if (cur.value == num) {
        pre.next = cur.next;
    } else {
        pre = cur;
    }
    cur = cur.next;
}

这一执行过程图解如下：

通过上述分析，写出完整实现代码：

public static Node remove (Node head, int num) {
    while (head != null) {
        if (head.value != num) {
            break;
        }
        head = head.next;
    }

    Node pre = head;
    Node cur = head;

    while (cur != null) {
        if (cur.value == num) {
            pre.next = cur.next;
        } else {
            pre = cur;
        }
        cur = cur.next;
    }
    return head;
}

小结

针对链表这种数据结构进行了一些简单的分析，通过两个例子熟悉了链表的结构。

针对链表的操作，需要注意的就是指针指向以及边界问题，后续关于链表的算法还会遇到。

到此这篇关于Java链表数据结构及其简单使用方法解析的文章就介绍到这了,更多相关Java链表数据结构内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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