1、链表(Linked List)介绍

1.1、内存结构

  • 内存上来看：链表存储空间不连续（不像数组）

image.png

1.2、逻辑结构

  • 逻辑上来看：链表属于线性结构

image.png

1.3、链表特点

  • 链表是以节点的方式来存储，是链式存储
  • data 域存放数据，next 域指向下一个节点

  • 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

    2、链表应用场景

    2.1、水浒英雄榜

  • 使用带 head 头的单向链表实现【水浒英雄排行榜管理】

image.png

2.2、链表节点定义

  • no ：英雄编号
  • name ：英雄名字
  • nickName ：英雄昵称

  • next ：指向下一个 HeroNode 节点 ```java //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) {

    1.   this.no = no;
    2.   this.name = name;
    3.   this.nickName = nickname;

    }

    // 为了显示方法，我们重新toString @Override public String toString() {

    1.   return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";

    }

}

  1. <a name="D5ona"></a>
  2. ### 2.3、链表定义
  4. - DummyHead ：**头结点不存放数据**，仅仅作为当前链表的入口
  5. - head 字段的值不能改变，一旦改变，就**丢失了整个链表的入口**，我们也就无法通过 head 找到链表了
  6. ```java
  7. //定义SingleLinkedList 管理我们的英雄
  8. class SingleLinkedList {
  9.     // 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
  10.     private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
  12.     // 返回头节点
  13.     public HeroNode getHead() {
  14.         return head;
  15.     }
  17.     // ....

2.4、遍历链表

2.4.1、代码思路

  • 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
  • 何时遍历完成？temp == null 表明当前节点为 null ，即表示已到链表末尾

  • 如何遍历？temp = temp.next ，每次输出当前节点信息之后，temp 指针后移

    2.4.2、代码实现

  • 遍历链表 ```java // 显示链表[遍历] public void list() { // 判断链表是否为空 if (head.next == null) {

    1.   System.out.println("链表为空");
    2.   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) {

    1.   // 判断是否到链表最后
    2.   if (temp == null) {
    3.       break;
    4.   }
    5.   // 输出节点的信息
    6.   System.out.println(temp);
    7.   // 将temp后移， 一定小心
    8.   temp = temp.next;

    } }

  1. <a name="dmcT5"></a>
  2. ### 2.5、尾部插入
  3. <a name="KZLW6"></a>
  4. #### 2.5.1、代码思路
  6. - 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
  7. - 如何在链表末尾插入节点？
  9. 首先需要遍历链表，找到链表最后一个节点，当 temp.next == null时，temp 节点指向链表最后一个节点<br />然后在 temp 节点之后插入节点即可：temp.next = heroNode
  11. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641522508787-4004f79b-cdeb-44db-a13f-8705c5acee2e.png#clientId=uff2898e6-0f7e-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&errorMessage=unknown%20error&from=paste&height=466&id=wtRJw&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=466&originWidth=978&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=39749&status=error&style=none&taskId=u442139c6-367a-4bef-abdb-847bf73fc43&title=&width=978)
  13. <a name="eM6pk"></a>
  14. #### 2.5.2、代码实现
  16. - 在链表尾部插入节点
  17. ```java
  18. // 添加节点到单向链表
  19. // 思路，当不考虑编号顺序时
  20. // 1. 找到当前链表的最后节点
  21. // 2. 将最后这个节点的next 指向 新的节点
  22. public void add(HeroNode heroNode) {
  24.     // 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
  25.     HeroNode temp = head;
  26.     // 遍历链表，找到最后
  27.     while (true) {
  28.         // 找到链表的最后
  29.         if (temp.next == null) {//
  30.             break;
  31.         }
  32.         // 如果没有找到最后, 将将temp后移
  33.         temp = temp.next;
  34.     }
  35.     // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
  36.     // 将最后这个节点的next 指向 新的节点
  37.     temp.next = heroNode;
  38. }

  • 测试代码 ```java public static void main(String[] args) {

    1.   // 进行测试
    2.   // 先创建节点
    3.   HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
    4.   HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
    5.   HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
    6.   HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
    8.   // 创建要给链表
    9.   SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
    11.   // 加入
    12.   singleLinkedList.add(hero1);
    13.   singleLinkedList.add(hero2);
    14.   singleLinkedList.add(hero3);
    15.   singleLinkedList.add(hero4);
    17.   singleLinkedList.list();

    }

  2. - 程序运行结果
  3. ```java
  4. HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
  5. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
  6. HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  7. HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]

2.6、按顺序插入

2.6.1、代码思路

  • 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
  • 应该如何执行插入？（待插入节点为 heroNode）

首先需要遍历链表，找到链表中编号值比 heroNode.no 大的节点，暂且叫它 biggerNode ，然后把 heroNode 插入到 biggerNode 之前即可
怎么找 biggerNode ？当 temp.next.no > heroNode.no 时，这时 temp.next 节点就是 biggerNode 节点。
为什么是 temp.next 节点？只有找到 temp 节点和 temp.next（biggerNode ）节点，才能在 temp 节点和 temp.next 节点之间插入 heroNode 节点

  • 怎么插入？
    • heroNode .next = temp.next;
    • temp.next = heroNode;

image.png

2.6.2、代码实现

  • 按照英雄排名的顺序进行插入 ```java // 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) {

    1.   if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
    2.       break; //
    3.   }
    4.   if (temp.next.no > heroNode.no) { // 位置找到，就在temp的后面插入
    5.       break;
    6.   } else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
    8.       flag = true; // 说明编号存在
    9.       break;
    10.   }
    11.   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

    1.   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 {

    1.   // 插入到链表中, temp的后面
    2.   heroNode.next = temp.next;
    3.   temp.next = heroNode;

    } }

  2. - 测试代码
  3. ```java
  4. public static void main(String[] args) {
  5.     // 进行测试
  6.     // 先创建节点
  7.     HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
  8.     HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
  9.     HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
  10.     HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
  12.     // 创建要给链表
  13.     SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
  15.     // 加入按照编号的顺序
  16.     singleLinkedList.addByOrder(hero1);
  17.     singleLinkedList.addByOrder(hero4);
  18.     singleLinkedList.addByOrder(hero2);
  19.     singleLinkedList.addByOrder(hero3);
  21.     // 显示一把
  22.     singleLinkedList.list();
  23. }
  • 程序运行结果 ```java HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨] HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟] HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星] HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
  1. <a name="oZfJe"></a>
  2. ### 2.7、修改节点信息
  3. <a name="i38xQ"></a>
  4. #### 2.7.1、代码思路
  6. - 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向**当前节点**
  7. - 如何找到指定节点？**temp.no = newHeroNode.no**
  8. <a name="HruT0"></a>
  9. #### 2.7.2、代码实现
  11. - 修改指定节点信息
  12. ```java
  13. // 修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
  14. // 说明
  15. // 1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
  16. public void update(HeroNode newHeroNode) {
  17.     // 判断是否空
  18.     if (head.next == null) {
  19.         System.out.println("链表为空~");
  20.         return;
  21.     }
  22.     // 找到需要修改的节点, 根据no编号
  23.     // 定义一个辅助变量
  24.     HeroNode temp = head.next;
  25.     boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
  26.     while (true) {
  27.         if (temp == null) {
  28.             break; // 已经遍历完链表
  29.         }
  30.         if (temp.no == newHeroNode.no) {
  31.             // 找到
  32.             flag = true;
  33.             break;
  34.         }
  35.         temp = temp.next;
  36.     }
  37.     // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
  38.     if (flag) {
  39.         temp.name = newHeroNode.name;
  40.         temp.nickName = newHeroNode.nickName;
  41.     } else { // 没有找到
  42.         System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
  43.     }
  44. }

  • 测试代码 ```java 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();

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

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

    singleLinkedList.list(); }

  2. - 程序运行结果
  3. ```java
  4. HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
  5. HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=玉麒麟~~]
  6. HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  7. HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]

2.8、删除节点

2.8.1、代码思路

  • 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
  • 如何找到待删除的节点？遍历链表，当 temp.next == no 时，temp.next 节点就是待删除的节点
  • 如何删除？temp = temp.next.next 即可删除 temp.next 节点，该节点没有引用指向它，会被垃圾回收机制回收


image.png

2.8.2、代码实现

  • 删除指定节点 ```java // 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) {
    1.   if (temp.next == null) { // 已经到链表的最后
    2.       break;
    3.   }
    4.   if (temp.next.no == no) {
    5.       // 找到的待删除节点的前一个节点temp
    6.       flag = true;
    7.       break;
    8.   }
    9.   temp = temp.next; // temp后移，遍历
    } // 判断flag if (flag) { // 找到
    1.   // 可以删除
    2.   temp.next = temp.next.next;
    } else {
    1.   System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
    } }
  2. - 测试代码
  3. ```java
  4. public static void main(String[] args) {
  5.     // 进行测试
  6.     // 先创建节点
  7.     HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
  8.     HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
  9.     HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
  10.     HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
  12.     // 创建要给链表
  13.     SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
  15.     // 加入
  16.     singleLinkedList.add(hero1);
  17.     singleLinkedList.add(hero2);
  18.     singleLinkedList.add(hero3);
  19.     singleLinkedList.add(hero4);
  21.     // 删除节点
  22.     singleLinkedList.del(1);
  23.     singleLinkedList.del(4);
  25.     singleLinkedList.list();
  26. }
  • 程序运行结果 ```java HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟] HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  1. <a name="CjeaU"></a>
  2. ### 2.9、总结
  3. 遍历链表，执行操作时，判断条件有时候是 temp ，有时候是 temp.next ，Why？<br />对于插入、删除节点来说，需要知道当前待操作的节点（heroNode）前一个节点的地址（指针），如果直接定位至当前待操作的节点 heroNode ，那没得玩。。。因为不知道heroNode 前一个节点的地址，无法进行插入、删除操作，所以 while 循环中的条件使用 temp.next 进行判断<br />对于更新、遍历操作来说，我需要的仅仅就只是当前节点的信息，所以 while 循环中的条件使用 temp进行判断<br />**头结点与首节点**<br />参考资料：[https://blog.csdn.net/WYpersist/article/details/80288056](https://blog.csdn.net/WYpersist/article/details/80288056)<br />头结点是为了操作的统一与方便而设立的，放在第一个元素结点之前，其数据域一般无意义（当然有些情况下也可存放链表的长度、用做监视哨等等）。<br />首元结点也就是第一个元素的结点，它是头结点后边的第一个结点。
  4. <a name="DdnJO"></a>
  5. ## 3、单链表面试题
  6. <a name="JhRIZ"></a>
  7. ### 3.1、求单链表中有效节点的个数
  8. <a name="r5QAy"></a>
  9. #### 3.1.1、代码思路
  11. - 求单链表中有效节点的个数：遍历即可
  12. <a name="nWGoL"></a>
  13. #### 3.1.2、代码实现
  15. - 求单链表中有效节点的个数
  16. ```java
  17. // 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)
  18. /**
  19.  * 
  20.  * @param head 链表的头节点
  21.  * @return 返回的就是有效节点的个数
  22.  */
  23. public static int getLength(HeroNode head) {
  24.     if (head.next == null) { // 空链表
  25.         return 0;
  26.     }
  27.     int length = 0;
  28.     // 定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
  29.     HeroNode cur = head.next;
  30.     while (cur != null) {
  31.         length++;
  32.         cur = cur.next; // 遍历
  33.     }
  34.     return length;
  35. }

  • 测试代码 ```java 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(hero2); singleLinkedList.add(hero3); singleLinkedList.add(hero4);

    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 }

  2. - 程序运行结果
  3. ```java
  4. HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
  5. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
  6. HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  7. HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
  8. 有效的节点个数=4

3.2、查找单链表中的倒数第 k 个结点

3.2.1、代码思路

查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
首先，获取整个链表中元素的个数 size
在使用 for 循环定位至倒数第 index（形参） 个节点，返回即可
for 循环的条件应如何确定？for (int i = 0; i < x; i++) 中 x 的值应是多少？我们需要定位至倒数第 index 个节点，在 for 循环之前，我们已经定位置首节点，还需再走 (size - index ) 步，定位至倒数第 index 个节点
举例说明：链表中一共有 4 个元素，想要定位至倒数第 2 个节点，那么需要在首节点之后走两步，到达倒数第 2 个节点

3.2.2、代码实现

  • 查找单链表中的倒数第k个结点 ```java // 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) {
    1.   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) {
    1.   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++) {
    1.   cur = cur.next;
    } return cur; }
  2. - 测试代码
  3. ```java
  4. public static void main(String[] args) {
  5.     // 进行测试
  6.     // 先创建节点
  7.     HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
  8.     HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
  9.     HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
  10.     HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
  12.     // 创建要给链表
  13.     SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
  15.     // 加入
  16.     singleLinkedList.add(hero1);
  17.     singleLinkedList.add(hero2);
  18.     singleLinkedList.add(hero3);
  19.     singleLinkedList.add(hero4);
  21.     singleLinkedList.list();
  23.     // 测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
  24.     HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 2);
  25.     System.out.println("res=" + res);
  27. }
  • 程序运行结果 ```java HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨] HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟] HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星] HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头] res=HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  1. <a name="EL9js"></a>
  2. ### 3.3、单链表的反转
  3. <a name="ccKGV"></a>
  4. #### 3.3.1、代码思路
  5. 单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】<br />定义一个新的头结点 reverseHead ，一点一点将链表反转后，再串起来<br />怎么个串法？<br />在原链表中每读取一个节点（cur），先保存其下一个节点的地址（next），然后将 cur 节点放在新链表的最前面<br />然后执行遍历：cur = next ，即指针后移<br />遍历完成后，新链表即是反转后的链表<br />如何将 cur 节点插入在新链表的最前面<br />cur.next = reverseHead.next;<br />reverseHead.next = cur;<br />while 循环终止条件？ cur == null ：已遍历至链表尾部<br />单链表的翻转可以参考我的这篇博文：[https://blog.csdn.net/oneby1314/article/details/107577923](https://blog.csdn.net/oneby1314/article/details/107577923)<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523065262-824ec4dc-9165-4c4a-9447-dfd8eaf5bdea.png#clientId=u144f07ee-d099-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&errorMessage=unknown%20error&from=paste&height=360&id=qIMbH&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=360&originWidth=836&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=31786&status=error&style=none&taskId=ud3fdd5a9-a5de-4e5c-9638-483af474c35&title=&width=836)<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523075292-278e6220-aa7c-4717-a6c9-e89545703370.png#clientId=u144f07ee-d099-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&errorMessage=unknown%20error&from=paste&height=497&id=D7ySI&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=497&originWidth=807&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=40193&status=error&style=none&taskId=u8d02d983-34aa-4c22-a42e-4106f22193a&title=&width=807)
  6. <a name="EjLdP"></a>
  7. #### 3.3.2、代码实现
  9. - 单链表的反转
  10. ```java
  11. // 将单链表反转
  12. public static void reversetList(HeroNode head) {
  13.     // 如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
  14.     if (head.next == null || head.next.next == null) {
  15.         return;
  16.     }
  18.     // 定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
  19.     HeroNode cur = head.next;
  20.     HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
  21.     HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", "");
  22.     // 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
  23.     // 动脑筋
  24.     while (cur != null) {
  25.         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
  26.         cur.next = reverseHead.next;// 将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
  27.         reverseHead.next = cur; // 将cur 连接到新的链表上
  28.         cur = next;// 让cur后移
  29.     }
  30.     // 将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
  31.     head.next = reverseHead.next;
  32. }

  • 测试代码 ```java 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(hero2); singleLinkedList.add(hero3); singleLinkedList.add(hero4);

    // 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(); }

  2. - 程序运行结果
  3. ```java
  4. 原来链表的情况~~
  5. HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
  6. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
  7. HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  8. HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
  9. 反转单链表~~
  10. HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
  11. HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  12. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
  13. HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]

3.4、单链表的反转（我的代码）

3.4.1、代码思路

单链表的反转【腾讯面试题，有点难度】
原链表为 cur 指向 next ，反转链表不就是把 next 指向 cur 吗？
由于 next 指向 cur 时，next 将丢失其下一节点的地址，所以需要先将 nnext 保存起来
next ==null 时链表已经反转完毕，最后将头结点指向 cur 节点即可
image.png

3.4.2、代码实现

  • 单链表的反转 ```java // 将单链表反转 public static void myReversetList(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) {

    1.   return;

    }

    // 当前节点 HeroNode cur = head.next;
    // 下一节点 HeroNode next = cur.next;
    // 首节点反转后为尾节点，需指向 null cur.next = null;

    // next == null 时，链表已经反转完毕 while (next != null) {

    1.   // 记录 next 的后一节点
    2.   HeroNode nnext = next.next;
    4.   // 反转链表
    5.   next.next = cur;
    7.   // 指针后移
    8.   cur = next;
    9.   next = nnext;

    }

    // 最后加上首节点 head.next = cur; }

  2. - 测试代码
  3. ```java
  4. public static void main(String[] args) {
  5.     // 进行测试
  6.     // 先创建节点
  7.     HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
  8.     HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
  9.     HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
  10.     HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
  12.     // 创建要给链表
  13.     SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
  15.     // 加入
  16.     singleLinkedList.add(hero1);
  17.     singleLinkedList.add(hero2);
  18.     singleLinkedList.add(hero3);
  19.     singleLinkedList.add(hero4);
  21.     // 测试一下单链表的反转功能
  22.     System.out.println("原来链表的情况~~");
  23.     singleLinkedList.list();
  25.     System.out.println("反转单链表~~");
  26.     reversetList(singleLinkedList.getHead());
  27.     singleLinkedList.list();
  28. }
  • 程序运行结果 ```java 原来链表的情况~~ HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨] HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟] HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星] HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头] 反转单链表~~ HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头] HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星] HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟] HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
  1. <a name="PSyLK"></a>
  2. ### 3.5、从尾到头打印单链表
  3. <a name="CrT9z"></a>
  4. #### 3.5.1、栈的基本使用
  6. - 测试代码
  7. ```java
  8. public static void main(String[] args) {
  9.     Stack<String> stack = new Stack();
  10.     // 入栈
  11.     stack.add("jack");
  12.     stack.add("tom");
  13.     stack.add("smith");
  15.     // 出栈
  16.     // smith, tom , jack
  17.     while (stack.size() > 0) {
  18.         System.out.println(stack.pop());//pop就是将栈顶的数据取出
  19.     }
  20. }
  • 程序运行结果 ```java smith tom jack
  1. <a name="d0wFC"></a>
  2. #### 3.5.2、代码思路
  4. - 从尾到头打印单链表 【百度，要求方式1：反向遍历 。 方式2：Stack栈】
  5.    - 方式一：先将单链表进行反转操作，然后再遍历输出，问题：**破坏原链表结构**，不可取
  6.    - 方式二：遍历链表，去除节点压入栈中，利用栈**先进后出**的特点，实现逆序打印
  8. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523222172-2f091a44-be8c-444a-a1b3-c2f98ae14e19.png#clientId=u144f07ee-d099-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&errorMessage=unknown%20error&from=paste&height=309&id=zkujQ&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=309&originWidth=834&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=29320&status=error&style=none&taskId=uda008afa-259c-48c7-8538-ff3c7bf806b&title=&width=834)
  9. <a name="snBkj"></a>
  10. #### 3.5.3、代码实现
  12. - 从尾到头打印单链表
  13. ```java
  14. // 方式2：
  15. // 可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
  16. public static void reversePrint(HeroNode head) {
  17.     if (head.next == null) {
  18.         return;// 空链表，不能打印
  19.     }
  20.     // 创建要给一个栈，将各个节点压入栈
  21.     Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
  22.     HeroNode cur = head.next;
  23.     // 将链表的所有节点压入栈
  24.     while (cur != null) {
  25.         stack.push(cur);
  26.         cur = cur.next; // cur后移，这样就可以压入下一个节点
  27.     }
  28.     // 将栈中的节点进行打印,pop 出栈
  29.     while (stack.size() > 0) {
  30.         System.out.println(stack.pop()); // stack的特点是先进后出
  31.     }
  32. }

  • 测试代码 ```java 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(hero2); singleLinkedList.add(hero3); singleLinkedList.add(hero4);

    System.out.println(“原来链表的情况~~”); singleLinkedList.list();

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

  2. - 程序运行结果
  3. ```java
  4. 原来链表的情况~~
  5. HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
  6. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
  7. HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  8. HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
  9. 测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~
  10. HeroNode [no=4, name=林冲, nickName=豹子头]
  11. HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
  12. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickName=玉麒麟]
  13. HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]

3.6、合并两个有序的单链表

3.6.1、代码思路

  • 合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序【课后练习】

    3.6.2、代码实现

  • 合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序

  • 具体讲解见我的一篇博客：https://blog.csdn.net/oneby1314/article/details/107590876

    3.7、单向链表所有代码

    ```java public class SingleLinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {

    1.   //进行测试
    2.   //先创建节点
    3.   HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
    4.   HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
    5.   HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
    6.   HeroNode hero4 = new HeroNode(4, "林冲", "豹子头");
    8.   //创建要给链表
    9.   SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
  1.     //加入
  2.     singleLinkedList.add(hero1);
  3.     singleLinkedList.add(hero4);
  4.     singleLinkedList.add(hero2);
  5.     singleLinkedList.add(hero3);
  7.     // 测试一下单链表的反转功能
  8.     System.out.println("原来链表的情况~~");
  9.     singleLinkedList.list();
  11.     System.out.println("反转单链表~~");
  12.     reversetList(singleLinkedList.getHead());
  13.     singleLinkedList.list();
  15.     System.out.println("测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~");
  16.     reversePrint(singleLinkedList.getHead());
  19.     //加入按照编号的顺序
  20.     singleLinkedList.addByOrder(hero1);
  21.     singleLinkedList.addByOrder(hero4);
  22.     singleLinkedList.addByOrder(hero2);
  23.     singleLinkedList.addByOrder(hero3);
  25.     //显示一把
  26.     singleLinkedList.list();
  28.     //测试修改节点的代码
  29.     HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢", "玉麒麟~~");
  30.     singleLinkedList.update(newHeroNode);
  32.     System.out.println("修改后的链表情况~~");
  33.     singleLinkedList.list();
  35.     //删除一个节点
  36.     singleLinkedList.del(1);
  37.     singleLinkedList.del(4);
  38.     System.out.println("删除后的链表情况~~");
  39.     singleLinkedList.list();
  41.     //测试一下 求单链表中有效节点的个数
  42.     System.out.println("有效的节点个数=" + getLength(singleLinkedList.getHead()));//2
  44.     //测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
  45.     HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 3);
  46.     System.out.println("res=" + res);
  48. }
  50. // 方式2：
  51. // 可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，然后利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
  52. public static void reversePrint(HeroNode head) {
  53.     if (head.next == null) {
  54.         return;// 空链表，不能打印
  55.     }
  56.     // 创建要给一个栈，将各个节点压入栈
  57.     Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
  58.     HeroNode cur = head.next;
  59.     // 将链表的所有节点压入栈
  60.     while (cur != null) {
  61.         stack.push(cur);
  62.         cur = cur.next; // cur后移，这样就可以压入下一个节点
  63.     }
  64.     // 将栈中的节点进行打印,pop 出栈
  65.     while (stack.size() > 0) {
  66.         System.out.println(stack.pop()); // stack的特点是先进后出
  67.     }
  68. }
  70. // 将单链表反转
  71. public static void reversetList(HeroNode head) {
  72.     // 如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
  73.     if (head.next == null || head.next.next == null) {
  74.         return;
  75.     }
  77.     // 定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
  78.     HeroNode cur = head.next;
  79.     HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
  80.     HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", "");
  81.     // 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
  82.     // 动脑筋
  83.     while (cur != null) {
  84.         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
  85.         cur.next = reverseHead.next;// 将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
  86.         reverseHead.next = cur; // 将cur 连接到新的链表上
  87.         cur = next;// 让cur后移
  88.     }
  89.     // 将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
  90.     head.next = reverseHead.next;
  91. }
  93. // 将单链表反转
  94. public static void myReversetList(HeroNode head) {
  95.     // 如果当前链表为空，或者只有一个节点，无需反转，直接返回
  96.     if (head.next == null || head.next.next == null) {
  97.         return;
  98.     }
  100.     // 当前节点
  101.     HeroNode cur = head.next;    
  102.     // 下一节点
  103.     HeroNode next = cur.next;    
  104.     // 首节点反转后为尾节点，需指向 null
  105.     cur.next = null;
  107.     // next == null 时，链表已经反转完毕
  108.     while (next != null) {
  109.         // 记录 next 的后一节点
  110.         HeroNode nnext = next.next;
  112.         // 反转链表
  113.         next.next = cur;
  115.         // 指针后移
  116.         cur = next;
  117.         next = nnext;
  118.     }
  120.     // 最后加上头结点
  121.     head.next = cur;
  122. }
  124. // 查找单链表中的倒数第k个结点 【新浪面试题】
  125. // 思路
  126. // 1. 编写一个方法，接收head节点，同时接收一个index
  127. // 2. index 表示是倒数第index个节点
  128. // 3. 先把链表从头到尾遍历，得到链表的总的长度 getLength
  129. // 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
  130. // 5. 如果找到了，则返回该节点，否则返回nulll
  131. public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head, int index) {
  132.     // 判断如果链表为空，返回null
  133.     if (head.next == null) {
  134.         return null;// 没有找到
  135.     }
  136.     // 第一个遍历得到链表的长度(节点个数)
  137.     int size = getLength(head);
  138.     // 第二次遍历 size-index 位置，就是我们倒数的第K个节点
  139.     // 先做一个index的校验
  140.     if (index <= 0 || index > size) {
  141.         return null;
  142.     }
  143.     // 定义给辅助变量， for 循环定位到倒数的index
  144.     HeroNode cur = head.next; // 3 // 3 - 1 = 2
  145.     for (int i = 0; i < size - index; i++) {
  146.         cur = cur.next;
  147.     }
  148.     return cur;
  150. }
  152. // 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)
  153. /**
  154.  * 
  155.  * @param head 链表的头节点
  156.  * @return 返回的就是有效节点的个数
  157.  */
  158. public static int getLength(HeroNode head) {
  159.     if (head.next == null) { // 空链表
  160.         return 0;
  161.     }
  162.     int length = 0;
  163.     // 定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
  164.     HeroNode cur = head.next;
  165.     while (cur != null) {
  166.         length++;
  167.         cur = cur.next; // 遍历
  168.     }
  169.     return length;
  170. }

}

//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, “”, “”);

  1. // 返回头节点
  2. public HeroNode getHead() {
  3.     return head;
  4. }
  6. // 添加节点到单向链表
  7. // 思路，当不考虑编号顺序时
  8. // 1. 找到当前链表的最后节点
  9. // 2. 将最后这个节点的next 指向 新的节点
  10. public void add(HeroNode heroNode) {
  12.     // 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
  13.     HeroNode temp = head;
  14.     // 遍历链表，找到最后
  15.     while (true) {
  16.         // 找到链表的最后
  17.         if (temp.next == null) {//
  18.             break;
  19.         }
  20.         // 如果没有找到最后, 将将temp后移
  21.         temp = temp.next;
  22.     }
  23.     // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
  24.     // 将最后这个节点的next 指向 新的节点
  25.     temp.next = heroNode;
  26. }
  28. // 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
  29. // (如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
  30. public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
  31.     // 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
  32.     // 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
  33.     HeroNode temp = head;
  34.     boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
  35.     while (true) {
  36.         if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
  37.             break; //
  38.         }
  39.         if (temp.next.no > heroNode.no) { // 位置找到，就在temp的后面插入
  40.             break;
  41.         } else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
  43.             flag = true; // 说明编号存在
  44.             break;
  45.         }
  46.         temp = temp.next; // 后移，遍历当前链表
  47.     }
  48.     // 判断flag 的值
  49.     if (flag) { // 不能添加，说明编号存在
  50.         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);
  51.     } else {
  52.         // 插入到链表中, temp的后面
  53.         heroNode.next = temp.next;
  54.         temp.next = heroNode;
  55.     }
  56. }
  58. // 修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
  59. // 说明
  60. // 1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
  61. public void update(HeroNode newHeroNode) {
  62.     // 判断是否空
  63.     if (head.next == null) {
  64.         System.out.println("链表为空~");
  65.         return;
  66.     }
  67.     // 找到需要修改的节点, 根据no编号
  68.     // 定义一个辅助变量
  69.     HeroNode temp = head.next;
  70.     boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
  71.     while (true) {
  72.         if (temp == null) {
  73.             break; // 已经遍历完链表
  74.         }
  75.         if (temp.no == newHeroNode.no) {
  76.             // 找到
  77.             flag = true;
  78.             break;
  79.         }
  80.         temp = temp.next;
  81.     }
  82.     // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
  83.     if (flag) {
  84.         temp.name = newHeroNode.name;
  85.         temp.nickName = newHeroNode.nickName;
  86.     } else { // 没有找到
  87.         System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
  88.     }
  89. }
  91. // 删除节点
  92. // 思路
  93. // 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
  94. // 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
  95. public void del(int no) {
  96.     HeroNode temp = head;
  97.     boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
  98.     while (true) {
  99.         if (temp.next == null) { // 已经到链表的最后
  100.             break;
  101.         }
  102.         if (temp.next.no == no) {
  103.             // 找到的待删除节点的前一个节点temp
  104.             flag = true;
  105.             break;
  106.         }
  107.         temp = temp.next; // temp后移，遍历
  108.     }
  109.     // 判断flag
  110.     if (flag) { // 找到
  111.         // 可以删除
  112.         temp.next = temp.next.next;
  113.     } else {
  114.         System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
  115.     }
  116. }
  118. // 显示链表[遍历]
  119. public void list() {
  120.     // 判断链表是否为空
  121.     if (head.next == null) {
  122.         System.out.println("链表为空");
  123.         return;
  124.     }
  125.     // 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
  126.     HeroNode temp = head.next;
  127.     while (true) {
  128.         // 判断是否到链表最后
  129.         if (temp == null) {
  130.             break;
  131.         }
  132.         // 输出节点的信息
  133.         System.out.println(temp);
  134.         // 将temp后移， 一定小心
  135.         temp = temp.next;
  136.     }
  137. }

}

//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

  1. public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
  2.     this.no = no;
  3.     this.name = name;
  4.     this.nickName = nickname;
  5. }
  7. // 为了显示方法，我们重新toString
  8. @Override
  9. public String toString() {
  10.     return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
  11. }

}

  1. <a name="OfiiC"></a>
  2. ## 4、双向链表
  3. <a name="T6S2U"></a>
  4. ### 4.1、与单向链表的比较
  6. - 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
  7. - 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**(认真体会)
  9. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523324137-cc0ff75f-0f58-48d4-bdf6-035497ddf92a.png#clientId=u144f07ee-d099-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&errorMessage=unknown%20error&from=paste&height=466&id=GgZVz&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=466&originWidth=964&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=54485&status=error&style=none&taskId=u20afc45f-06fa-4668-a004-8b749d01c18&title=&width=964)
  10. <a name="qtBq4"></a>
  11. ### 4.2、链表节点定义
  13. - 在单向链表节点的基础上，增加 pre ，用于指向前一个节点
  14. ```java
  15. // 定义HeroNode ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
  16. class HeroNode {
  17.     public int no;
  18.     public String name;
  19.     public String nickname;
  20.     public HeroNode next; // 指向下一个节点, 默认为null
  21.     public HeroNode pre; // 指向前一个节点, 默认为null
  22.     // 构造器
  24.     public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
  25.         this.no = no;
  26.         this.name = name;
  27.         this.nickname = nickname;
  28.     }
  30.     // 为了显示方法，我们重新toString
  31.     @Override
  32.     public String toString() {
  33.         return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
  34.     }
  36. }

4.3、链表定义

  • 定义整个链表的头结点，作为链表的入口 ```java // 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 HeroNode head = new HeroNode(0, “”, “”);

    // 返回头节点 public HeroNode getHead() {

    1.   return head;

    }

    // …

  1. <a name="QdtwY"></a>
  2. ### 4.4、链表遍历
  3. <a name="HfYxZ"></a>
  4. #### 4.4.1、代码思路
  6. - 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向**当前节点** ，用于遍历链表
  7. - 何时停止 while 循环？**temp == null** ：已经遍历至链表尾部
  8. <a name="hExKz"></a>
  9. #### 4.4.2、代码实现
  10. ```java
  11. // 遍历双向链表的方法
  12. // 显示链表[遍历]
  13. public void list() {
  14.     // 判断链表是否为空
  15.     if (head.next == null) {
  16.         System.out.println("链表为空");
  17.         return;
  18.     }
  19.     // 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
  20.     HeroNode temp = head.next;
  21.     while (true) {
  22.         // 判断是否到链表最后
  23.         if (temp == null) {
  24.             break;
  25.         }
  26.         // 输出节点的信息
  27.         System.out.println(temp);
  28.         // 将temp后移， 一定小心
  29.         temp = temp.next;
  30.     }
  31. }

4.5、尾部插入

4.5.1、代码思路

  • 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
  • 何时停止 while 循环？temp.next == null ：temp 节点已经是链表最后一个节点，在 temp 节点之后插入 heroNode 节点即可
  • 如何插入？
  • temp.next 指向新的尾节点 heroNode ：temp.next = heroNode;
  • heroNode .pre 指向旧的尾节点 temp ：heroNode.pre = temp;


4.5.2、代码实现

  • 在链表尾部插入节点 ```java // 添加一个节点到双向链表的最后. 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) {

    1.   // 找到链表的最后
    2.   if (temp.next == null) {//
    3.       break;
    4.   }
    5.   // 如果没有找到最后, 将将temp后移
    6.   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; }

  1. <a name="BnCcd"></a>
  2. ### 4.6、按顺序插入
  3. <a name="cvjNq"></a>
  4. #### 4.6.1、代码思路
  6. - 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向**当前节点**
  7. - 我们将 heroNode 节点插入到 temp 节点之后还是 temp 节点之前？
  9. 如果插入到 temp 节点之后：
  11. - 判断条件：**temp.next.no > heroNode.no** ，即 temp 的下一个节点的值比 heroNode 节点的值大，所以需要将 heroNode 插入到 temp 节点之后
  13. while 循环终止条件：
  15. - **temp.next == null** ：temp 节点已经是链表的尾节点
  16. - **temp.next.no > heroNode.no** ：heroNode 节点的值介于 temp 节点的值和 temp 下一个节点的值之间
  17. - **temp.next.no == heroNode.no** ：heroNode 节点的值等于 temp 下一个节点的值，不能进行插入
  19. <br /> ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523468401-247e0908-c637-485e-9ec2-0ec79bfe83c4.png#clientId=u144f07ee-d099-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&errorMessage=unknown%20error&from=paste&height=407&id=OykPb&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=407&originWidth=751&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=26575&status=error&style=none&taskId=uaefaeba1-9e0e-4e88-9eb3-24dbda36235&title=&width=751)<br />如果插入到 temp 节点之前：<br />判断条件：temp.no > heroNode.no ，即 temp 节点的值比 heroNode 节点的值大，所以需要将 heroNode 插入到 temp 节点之前<br />存在的问题：如果需要在链表尾部插入 heroNode 节点，即需要在 null 节点之前插入 heroNode 节点，定位至 null 节点将丢失其前一个节点的信息（除非使用一个变量保存起来），所以跳出循环的判断条件为：temp.next == null<br />所以我们选取：【插入到 temp 节点之后】方案
  20. <a name="gCLdJ"></a>
  21. #### 4.6.2、代码实现
  23. - 代码
  24. ```java
  25. // 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
  26. // (如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
  27. public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
  28.     // 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
  29.     // 目标：在 temp 的后面插入节点
  30.     HeroNode temp = head;
  31.     boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
  32.     while (true) {
  33.         if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
  34.             break;
  35.         }
  36.         if (temp.next.no > heroNode.no) { // 位置找到，就在temp的后面插入
  37.             break;
  38.         } else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
  39.             flag = true; // 说明编号存在
  40.             break;
  41.         }
  42.         temp = temp.next; // 后移，遍历当前链表
  43.     }
  44.     // 判断flag 的值
  45.     if (flag) { // 不能添加，说明编号存在
  46.         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);
  47.     } else {
  48.         // 插入到链表中, temp的后面
  50.         // heroNode 指向 temp 节点的下一个节点
  51.         heroNode.next = temp.next;
  52.         if(temp.next != null) {
  53.             temp.next.pre = heroNode;
  54.         }
  56.         // temp 节点指向 heroNode 节点
  57.         temp.next = heroNode;
  58.         heroNode.pre = temp;
  59.     }
  60. }

4.7、修改节点信息

4.7.1、代码思路

  • 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点

  • 如何找到指定节点？temp.no == no

    4.7.2、代码实现

  • 修改指定节点的信息 ```java // 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(HeroNode newHeroNode) { // 判断是否空 if (head.next == null) {

    1.   System.out.println("链表为空~");
    2.   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) {

    1.   if (temp == null) {
    2.       break; // 已经遍历完链表
    3.   }
    4.   if (temp.no == newHeroNode.no) {
    5.       // 找到
    6.       flag = true;
    7.       break;
    8.   }
    9.   temp = temp.next;

    } // 根据flag 判断是否找到要修改的节点 if (flag) {

    1.   temp.name = newHeroNode.name;
    2.   temp.nickname = newHeroNode.nickname;

    } else { // 没有找到

    1.   System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);

    } }

  1. <a name="WiNks"></a>
  2. ### 4.8、删除节点
  3. <a name="bbrA9"></a>
  4. #### 4.8.1、代码思路
  5. 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点<br />while 循环的终止条件？由于 temp 节点就是待删除节点，所以终止条件是：temp == null<br />为何双向链表，可以实现自我删除？定位至待删除的节点 temp ，由于temp 节点有其前一个节点和后一个节点的信息，所以可实现自我删除<br />如何删除？
  7. - temp 的前一个节点的 next 域指向 temp 的后一个节点：**temp.pre.next = temp.next;**
  8. - temp 的后一个节点的 pre 域指向 temp 的前一个节点：**temp.next.pre = temp.pre;**
  10. 有个地方需要注意，如果 temp 已经是链表尾节点，temp 已经没有下一个节点<br />这时只需要将 temp 的前一个节点的 next 指向 null 即可<br />所以 **temp.next.pre = temp.pre;** 执行的前提条件是 **temp.next != null**
  13. <a name="kCi2K"></a>
  14. #### 4.8.2、代码实现
  16. - 删除指定节点
  17. ```java
  18. // 从双向链表中删除一个节点,
  19. // 说明
  20. // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
  21. // 2 找到后，自我删除即可
  22. public void del(int no) {
  24.     // 判断当前链表是否为空
  25.     if (head.next == null) {// 空链表
  26.         System.out.println("链表为空，无法删除");
  27.         return;
  28.     }
  30.     HeroNode temp = head.next; // 辅助变量(指针)
  31.     boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
  32.     while (true) {
  33.         if (temp == null) { // 已经到链表的最后
  34.             break;
  35.         }
  36.         if (temp.no == no) {
  37.             // 找到的待删除节点的前一个节点temp
  38.             flag = true;
  39.             break;
  40.         }
  41.         temp = temp.next; // temp后移，遍历
  42.     }
  43.     // 判断flag
  44.     if (flag) { // 找到
  45.         // 可以删除
  46.         // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
  47.         temp.pre.next = temp.next;
  48.         // 这里我们的代码有问题?
  49.         // 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
  50.         if (temp.next != null) {
  51.             temp.next.pre = temp.pre;
  52.         }
  53.     } else {
  54.         System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
  55.     }
  56. }

4.9、双向链表测试

4.9.1、测试代码

  1. public static void main(String[] args) {
  2.     // 测试
  3.     System.out.println("双向链表的测试");
  5.     // 先创建节点
  6.     HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
  7.     HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
  8.     HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
  9.     HeroNode hero4 = new HeroNode(5, "林冲", "豹子头");
  11.     // 创建一个双向链表
  12.     DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
  13.     doubleLinkedList.add(hero1);
  14.     doubleLinkedList.add(hero2);
  15.     doubleLinkedList.add(hero3);
  16.     doubleLinkedList.add(hero4);
  18.     doubleLinkedList.list();
  20.     // 测试按需插入
  21.     doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(4, "Heygo", "Heygogo"));
  22.     doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(6, "Oneby", "Onebyone"));
  23.     System.out.println("按顺序插入后的情况");
  24.     doubleLinkedList.list();
  26.     // 修改
  27.     HeroNode newHeroNode = new HeroNode(5, "公孙胜", "入云龙");
  28.     doubleLinkedList.update(newHeroNode);
  29.     System.out.println("修改后的链表情况");
  30.     doubleLinkedList.list();
  32.     // 删除
  33.     doubleLinkedList.del(3);
  34.     System.out.println("删除后的链表情况~~");
  35.     doubleLinkedList.list();
  36. }

4.9.2、程序运行结果

  1. 双向链表的测试
  2. HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
  3. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
  4. HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
  5. HeroNode [no=5, name=林冲, nickname=豹子头]
  6. 按顺序插入后的情况
  7. HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
  8. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
  9. HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
  10. HeroNode [no=4, name=Heygo, nickname=Heygogo]
  11. HeroNode [no=5, name=林冲, nickname=豹子头]
  12. HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]
  13. 修改后的链表情况
  14. HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
  15. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
  16. HeroNode [no=3, name=吴用, nickname=智多星]
  17. HeroNode [no=4, name=Heygo, nickname=Heygogo]
  18. HeroNode [no=5, name=公孙胜, nickname=入云龙]
  19. HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]
  20. 删除后的链表情况~~
  21. HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
  22. HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
  23. HeroNode [no=4, name=Heygo, nickname=Heygogo]
  24. HeroNode [no=5, name=公孙胜, nickname=入云龙]
  25. HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]

4.10、双向链表所有代码

  1. public class DoubleLinkedListDemo {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         // 测试
  5.         System.out.println("双向链表的测试");
  6.         // 先创建节点
  7.         HeroNode hero1 = new HeroNode(1, "宋江", "及时雨");
  8.         HeroNode hero2 = new HeroNode(2, "卢俊义", "玉麒麟");
  9.         HeroNode hero3 = new HeroNode(3, "吴用", "智多星");
  10.         HeroNode hero4 = new HeroNode(5, "林冲", "豹子头");
  12.         // 创建一个双向链表
  13.         DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
  14.         doubleLinkedList.add(hero1);
  15.         doubleLinkedList.add(hero2);
  16.         doubleLinkedList.add(hero3);
  17.         doubleLinkedList.add(hero4);
  19.         doubleLinkedList.list();
  21.         // 测试按需插入
  22.         doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(0, "Kobe", "BlackMamba"));
  23.         doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(4, "Heygo", "Heygogo"));
  24.         doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(6, "Oneby", "Onebyone"));
  25.         System.out.println("按顺序插入后的情况");
  26.         doubleLinkedList.list();
  28.         // 修改
  29.         HeroNode newHeroNode = new HeroNode(5, "公孙胜", "入云龙");
  30.         doubleLinkedList.update(newHeroNode);
  31.         System.out.println("修改后的链表情况");
  32.         doubleLinkedList.list();
  34.         // 删除
  35.         doubleLinkedList.del(3);
  36.         System.out.println("删除后的链表情况~~");
  37.         doubleLinkedList.list();
  38.     }
  40. }
  42. // 创建一个双向链表的类
  43. class DoubleLinkedList {
  45.     // 先初始化一个头节点, 头节点不要动, 不存放具体的数据
  46.     private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
  48.     // 返回头节点
  49.     public HeroNode getHead() {
  50.         return head;
  51.     }
  53.     // 遍历双向链表的方法
  54.     // 显示链表[遍历]
  55.     public void list() {
  56.         // 判断链表是否为空
  57.         if (head.next == null) {
  58.             System.out.println("链表为空");
  59.             return;
  60.         }
  61.         // 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
  62.         HeroNode temp = head.next;
  63.         while (true) {
  64.             // 判断是否到链表最后
  65.             if (temp == null) {
  66.                 break;
  67.             }
  68.             // 输出节点的信息
  69.             System.out.println(temp);
  70.             // 将temp后移， 一定小心
  71.             temp = temp.next;
  72.         }
  73.     }
  75.     // 添加一个节点到双向链表的最后.
  76.     public void add(HeroNode heroNode) {
  78.         // 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助遍历 temp
  79.         HeroNode temp = head;
  80.         // 遍历链表，找到最后
  81.         while (true) {
  82.             // 找到链表的最后
  83.             if (temp.next == null) {//
  84.                 break;
  85.             }
  86.             // 如果没有找到最后, 将将temp后移
  87.             temp = temp.next;
  88.         }
  89.         // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
  90.         // 形成一个双向链表
  91.         temp.next = heroNode;
  92.         heroNode.pre = temp;
  93.     }
  95.     // 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
  96.     // (如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
  97.     public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
  98.         // 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
  99.         // 目标：在 temp 的后面插入节点
  100.         HeroNode temp = head;
  101.         boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
  102.         while (true) {
  103.             if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
  104.                 break;
  105.             }
  106.             if (temp.next.no > heroNode.no) { // 位置找到，就在temp的后面插入
  107.                 break;
  108.             } else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
  109.                 flag = true; // 说明编号存在
  110.                 break;
  111.             }
  112.             temp = temp.next; // 后移，遍历当前链表
  113.         }
  114.         // 判断flag 的值
  115.         if (flag) { // 不能添加，说明编号存在
  116.             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);
  117.         } else {
  118.             // 插入到链表中, temp的后面
  120.             // heroNode 指向 temp 节点的下一个节点
  121.              heroNode.next = temp.next;
  122.              if(temp.next != null) {
  123.                  temp.next.pre = heroNode;
  124.              }
  126.              // temp 节点指向 heroNode 节点
  127.              temp.next = heroNode;
  128.              heroNode.pre = temp;
  129.         }
  130.     }
  132.     // 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
  133.     // 只是 节点类型改成 HeroNode2
  134.     public void update(HeroNode newHeroNode) {
  135.         // 判断是否空
  136.         if (head.next == null) {
  137.             System.out.println("链表为空~");
  138.             return;
  139.         }
  140.         // 找到需要修改的节点, 根据no编号
  141.         // 定义一个辅助变量
  142.         HeroNode temp = head.next;
  143.         boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
  144.         while (true) {
  145.             if (temp == null) {
  146.                 break; // 已经遍历完链表
  147.             }
  148.             if (temp.no == newHeroNode.no) {
  149.                 // 找到
  150.                 flag = true;
  151.                 break;
  152.             }
  153.             temp = temp.next;
  154.         }
  155.         // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
  156.         if (flag) {
  157.             temp.name = newHeroNode.name;
  158.             temp.nickname = newHeroNode.nickname;
  159.         } else { // 没有找到
  160.             System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
  161.         }
  162.     }
  164.     // 从双向链表中删除一个节点,
  165.     // 说明
  166.     // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
  167.     // 2 找到后，自我删除即可
  168.     public void del(int no) {
  170.         // 判断当前链表是否为空
  171.         if (head.next == null) {// 空链表
  172.             System.out.println("链表为空，无法删除");
  173.             return;
  174.         }
  176.         HeroNode temp = head.next; // 辅助变量(指针)
  177.         boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
  178.         while (true) {
  179.             if (temp == null) { // 已经到链表的最后
  180.                 break;
  181.             }
  182.             if (temp.no == no) {
  183.                 // 找到的待删除节点的前一个节点temp
  184.                 flag = true;
  185.                 break;
  186.             }
  187.             temp = temp.next; // temp后移，遍历
  188.         }
  189.         // 判断flag
  190.         if (flag) { // 找到
  191.             // 可以删除
  192.             // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
  193.             temp.pre.next = temp.next;
  194.             // 这里我们的代码有问题?
  195.             // 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
  196.             if (temp.next != null) {
  197.                 temp.next.pre = temp.pre;
  198.             }
  199.         } else {
  200.             System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
  201.         }
  202.     }
  204. }
  206. // 定义HeroNode ， 每个HeroNode 对象就是一个节点
  207. class HeroNode {
  208.     public int no;
  209.     public String name;
  210.     public String nickname;
  211.     public HeroNode next; // 指向下一个节点, 默认为null
  212.     public HeroNode pre; // 指向前一个节点, 默认为null
  213.     // 构造器
  215.     public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
  216.         this.no = no;
  217.         this.name = name;
  218.         this.nickname = nickname;
  219.     }
  221.     // 为了显示方法，我们重新toString
  222.     @Override
  223.     public String toString() {
  224.         return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
  225.     }
  227. }

4.11、总结

  • 辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
  • 如果定位至当前节点会丢失前一个节点的信息，那么我们只能定位至待操作节点的前一个节点：使用 temp.next 进行条件判断

5、单向环形链表

5.1、单向环形链表应用场景

Josephu 问题为： 设编号为 1， 2， … n 的 n 个人围坐一圈， 约定编号为 k（1<=k<=n） 的人从 1 开始报数， 数到 m 的那个人出列， 它的下一位又从 1 开始报数， 数到 m 的那个人又出列， 依次类推， 直到所有人出列为止， 由此产生一个出队编号的序列。
image.png

5.2、单向环形链表图解

image.png

5.3、Josephu 问题

  • 用一个不带头结点的循环链表来处理 Josephu 问题： 先构成一个有 n 个结点的单循环链表， 然后由 k 结点起从 1 开始计数， 计到 m 时， 对应结点从链表中删除， 然后再从被删除结点的下一个结点又从 1 开始计数， 直到最后一个结点从链表中删除算法结束。

image.png

5.4、环形链表的构建与遍历

5.4.1、Boy 节点的定义

  • Boy 节点就是个普普通通的单向链表节点 ```java // 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) {

    1.   this.no = no;

    }

    public int getNo() {

    1.   return no;

    }

    public void setNo(int no) {

    1.   this.no = no;

    }

    public Boy getNext() {

    1.   return next;

    }

    public void setNext(Boy next) {

    1.   this.next = next;

    } }

  1. <a name="EDfGu"></a>
  2. #### 5.4.2、单向循环链表的定义
  4. - first 节点为单向循环链表的**首节点**，是真实**存放数据**的节点，不是头结点
  5. ```java
  6. // 创建一个环形的单向链表
  7. class CircleSingleLinkedList {
  8.     // 创建一个first节点,当前没有编号
  9.     private Boy first = null;
  11.     // ...

5.4.3、构建单向循环链表

1、代码思路

长度为 1 的情况：

  • 新创建的 boy 节点即是首节点：first = boy;
  • 自封闭（自己构成环形链表）：first.setNext(first);
  • 此时 first 节点既是首节点，也是尾节点，辅助指针也指向 first ：curBoy = first;

长度不为 1 的情况：

  • 将 boy 节点添加至环形链表的最后：curBoy.setNext(boy); ，curBoy 节点永远是环形链表的尾节点
  • 构成环形链表（最）：boy.setNext(first)；
  • 辅助指针后移，指向环形链表的尾节点：curBoy = boy;


image.png

2、代码实现
  1. // 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
  2. public void addBoy(int nums) {
  3.     // nums 做一个数据校验
  4.     if (nums < 1) {
  5.         System.out.println("nums的值不正确");
  6.         return;
  7.     }
  8.     Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
  9.     // 使用for来创建我们的环形链表
  10.     for (int i = 1; i <= nums; i++) {
  11.         // 根据编号，创建小孩节点
  12.         Boy boy = new Boy(i);
  13.         // 如果是第一个小孩
  14.         if (i == 1) {
  15.             first = boy; // 初始化 first 节点
  16.             first.setNext(first); // 构成环
  17.             curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
  18.         } else {
  19.             curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
  20.             boy.setNext(first); // 构成环
  21.             curBoy = boy; // curBoy 指针后移
  22.         }
  23.     }
  24. }

5.4.4、遍历单向循环链表

1、代码思路
  • 定义辅助变量 curBoy ，相当于一个指针，指向当前节点
  • 何时退出 while 循环？当 curBoy 已经指向环形链表的尾节点：curBoy.getNext() == first
    2、代码实现
    ```java // 遍历当前的环形链表 public void showBoy() { // 判断链表是否为空 if (first == null) {
    1.   System.out.println("没有任何小孩~~");
    2.   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) {
    1.   System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
    2.   if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
    3.       break;
    4.   }
    5.   curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
    } }
  1. <a name="LTXYa"></a>
  2. ### 5.5、解决 Josephu 问题
  3. <a name="lcRKX"></a>
  4. #### 5.5.1、代码思路
  6. - 辅助变量 helper ：helper 永都指向环形链表的尾节点，环形链表的尾节点永远都指向首节点，可得出：helper.getNext() == first
  7. - 如何将 helper 定位至环形链表的尾节点？
  9. 初始化时，让 helper = first ，此时 helper 指向环形链表的首节点<br />while 循环终止条件？helper.getNext() == first ：此时 helper 已经移动至环形链表的尾节点
  11. - 如何定位至第 startNo 个节点？如果想要定位至第 2 个节点，那么则需要让 first 和 helper 都移动 1 步，所以让 first 和 helper 都移动 (startNo - 1)步即可
  12. - 如何数 nums 下？让 first 和 helper 都移动 (nums - 1)步即可
  13. - 如何实现出圈？
  15. 我们需要将 first 指向的节点出圈，first 前一个节点的地址在 helper 中存着（环形链表）<br />先让 first 后移一步：first = first.getNext;<br />出圈：helper.setNext(first); ，原来的 first 节点由于没有任何引用，便会被垃圾回收机制回收
  17. - while 循环终止条件？圈中只剩一人：helper == first
  19. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523959070-8ea1e65e-749a-4915-b535-acb4e34030f9.png#clientId=u144f07ee-d099-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&errorMessage=unknown%20error&from=paste&height=359&id=gwzUQ&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=359&originWidth=837&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=42519&status=error&style=none&taskId=ua40d4684-ae2c-41f5-8764-fbe062b3d05&title=&width=837)
  20. <a name="rsqip"></a>
  21. #### 5.5.2、代码实现
  22. ```java
  23. // 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
  24. /**
  25.  * 
  26.  * @param startNo  表示从第几个小孩开始数数
  27.  * @param countNum 表示数几下
  28.  * @param nums     表示最初有多少小孩在圈中
  29.  */
  30. public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
  31.     // 先对数据进行校验
  32.     if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
  33.         System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
  34.         return;
  35.     }
  36.     // 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
  37.     Boy helper = first;
  38.     // 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
  39.     while (true) {
  40.         if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
  41.             break;
  42.         }
  43.         helper = helper.getNext();
  44.     }
  45.     // 小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次
  46.     for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
  47.         first = first.getNext();
  48.         helper = helper.getNext();
  49.     }
  50.     // 当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次, 然后出圈
  51.     // 这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
  52.     while (true) {
  53.         if (helper == first) { // 说明圈中只有一个节点
  54.             break;
  55.         }
  56.         // 让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
  57.         for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
  58.             first = first.getNext();
  59.             helper = helper.getNext();
  60.         }
  61.         // 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
  62.         System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
  63.         // 这时将first指向的小孩节点出圈
  64.         first = first.getNext();
  65.         helper.setNext(first); 
  67.     }
  68.     System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
  70. }

5.6、Josephu 问题测试

5.6.1、测试代码

  1. public static void main(String[] args) {
  2.     // 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
  3.     CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
  4.     circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
  5.     circleSingleLinkedList.showBoy();
  7.     // 测试一把小孩出圈是否正确
  8.     circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 3); // 2->4->1->5->3
  9. }

5.6.2、程序运行结果

  1. 小孩的编号 1 
  2. 小孩的编号 2 
  3. 小孩的编号 3 
  4. 小孩的编号 4 
  5. 小孩的编号 5 
  6. 小孩2出圈
  7. 小孩4出圈
  8. 小孩1出圈
  9. 小孩5出圈
  10. 最后留在圈中的小孩编号3

5.7、Josephu 问题所有代码

  1. public class Josepfu {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         // 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
  5.         CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
  6.         circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
  7.         circleSingleLinkedList.showBoy();
  9.         // 测试一把小孩出圈是否正确
  10.         circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 3); // 2->4->1->5->3
  11.     }
  13. }
  15. // 创建一个环形的单向链表
  16. class CircleSingleLinkedList {
  17.     // 创建一个first节点,当前没有编号
  18.     private Boy first = null;
  20.     // 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
  21.     public void addBoy(int nums) {
  22.         // nums 做一个数据校验
  23.         if (nums < 1) {
  24.             System.out.println("nums的值不正确");
  25.             return;
  26.         }
  27.         Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
  28.         // 使用for来创建我们的环形链表
  29.         for (int i = 1; i <= nums; i++) {
  30.             // 根据编号，创建小孩节点
  31.             Boy boy = new Boy(i);
  32.             // 如果是第一个小孩
  33.             if (i == 1) {
  34.                 first = boy; // 初始化 first 节点
  35.                 first.setNext(first); // 构成环
  36.                 curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
  37.             } else {
  38.                 curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
  39.                 boy.setNext(first); // 构成环
  40.                 curBoy = boy; // curBoy 指针后移
  41.             }
  42.         }
  43.     }
  45.     // 遍历当前的环形链表
  46.     public void showBoy() {
  47.         // 判断链表是否为空
  48.         if (first == null) {
  49.             System.out.println("没有任何小孩~~");
  50.             return;
  51.         }
  52.         // 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历
  53.         Boy curBoy = first;
  54.         while (true) {
  55.             System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
  56.             if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
  57.                 break;
  58.             }
  59.             curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
  60.         }
  61.     }
  63.     // 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
  64.     /**
  65.      * 
  66.      * @param startNo  表示从第几个小孩开始数数
  67.      * @param countNum 表示数几下
  68.      * @param nums     表示最初有多少小孩在圈中
  69.      */
  70.     public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
  71.         // 先对数据进行校验
  72.         if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
  73.             System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
  74.             return;
  75.         }
  76.         // 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
  77.         Boy helper = first;
  78.         // 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
  79.         while (true) {
  80.             if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
  81.                 break;
  82.             }
  83.             helper = helper.getNext();
  84.         }
  85.         // 小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次
  86.         for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
  87.             first = first.getNext();
  88.             helper = helper.getNext();
  89.         }
  90.         // 当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次, 然后出圈
  91.         // 这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
  92.         while (true) {
  93.             if (helper == first) { // 说明圈中只有一个节点
  94.                 break;
  95.             }
  96.             // 让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
  97.             for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
  98.                 first = first.getNext();
  99.                 helper = helper.getNext();
  100.             }
  101.             // 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
  102.             System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
  103.             // 这时将first指向的小孩节点出圈
  104.             first = first.getNext();
  105.             helper.setNext(first); 
  107.         }
  108.         System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());
  110.     }
  111. }
  113. // 创建一个Boy类，表示一个节点
  114. class Boy {
  115.     private int no;// 编号
  116.     private Boy next; // 指向下一个节点,默认null
  118.     public Boy(int no) {
  119.         this.no = no;
  120.     }
  122.     public int getNo() {
  123.         return no;
  124.     }
  126.     public void setNo(int no) {
  127.         this.no = no;
  128.     }
  130.     public Boy getNext() {
  131.         return next;
  132.     }
  134.     public void setNext(Boy next) {
  135.         this.next = next;
  136.     }
  138. }

5.8、总结

  • 操作单向链表：对于插入、删除操作，只能定位至待操作节点的前一个节点，如果定位至当前节点，那么其上一个节点的信息便会丢失