第 4 章 链表

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）

1.2、逻辑结构

• 逻辑上来看：链表属于线性结构

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】

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) {

    this.no = no;
    this.name = name;
    this.nickName = nickname;

  }

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

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

  }

}

<a name="uyprW"></a>
### 2.3、链表定义

- DummyHead ：**头结点不存放数据**，仅仅作为当前链表的入口
- 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
```java
//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, "", "");

    // 返回头节点
    public HeroNode getHead() {
        return head;
    }

    // ....

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) {

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

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

  } }

<a name="fAjDN"></a>
### 2.5、尾部插入
<a name="s0R5x"></a>
#### 2.5.1、代码思路

- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点
- 如何在链表末尾插入节点？

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

![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641522508787-4004f79b-cdeb-44db-a13f-8705c5acee2e.png#clientId=uff2898e6-0f7e-4&from=paste&height=466&id=u75790060&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=466&originWidth=978&originalType=binary&ratio=1&size=39749&status=done&style=none&taskId=u442139c6-367a-4bef-abdb-847bf73fc43&width=978)

<a name="B12EH"></a>
#### 2.5.2、代码实现

- 在链表尾部插入节点
```java
// 添加节点到单向链表
// 思路，当不考虑编号顺序时
// 1. 找到当前链表的最后节点
// 2. 将最后这个节点的next 指向 新的节点
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) {
        // 找到链表的最后
        if (temp.next == null) {//
            break;
        }
        // 如果没有找到最后, 将将temp后移
        temp = temp.next;
    }
    // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
    // 将最后这个节点的next 指向 新的节点
    temp.next = heroNode;
}

• 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();
  

  }

- 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]

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;

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) {

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

    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 {

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

  } }

- 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);

    // 显示一把
    singleLinkedList.list();
}

• 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]

<a name="RMjR6"></a>
### 2.7、修改节点信息
<a name="NOVTp"></a>
#### 2.7.1、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 = newHeroNode.no**
<a name="geCED"></a>
#### 2.7.2、代码实现

- 修改指定节点信息
```java
// 修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
// 说明
// 1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
    // 判断是否空
    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
    // 定义一个辅助变量
    HeroNode temp = head.next;
    boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
    while (true) {
        if (temp == null) {
            break; // 已经遍历完链表
        }
        if (temp.no == newHeroNode.no) {
            // 找到
            flag = true;
            break;
        }
        temp = temp.next;
    }
    // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
    if (flag) {
        temp.name = newHeroNode.name;
        temp.nickName = newHeroNode.nickName;
    } else { // 没有找到
        System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
    }
}

• 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(); }

- 程序运行结果
```java
HeroNode [no=1, name=宋江, nickName=及时雨]
HeroNode [no=2, name=小卢, nickName=玉麒麟~~]
HeroNode [no=3, name=吴用, nickName=智多星]
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

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) {

    if (temp.next == null) { // 已经到链表的最后
        break;
    }
    if (temp.next.no == no) {
        // 找到的待删除节点的前一个节点temp
        flag = true;
        break;
    }
    temp = temp.next; // temp后移，遍历
  

  } // 判断flag if (flag) { // 找到

    // 可以删除
    temp.next = temp.next.next;
  

  } else {

    System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
  

  } }

- 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);

    // 删除节点
    singleLinkedList.del(1);
    singleLinkedList.del(4);

    singleLinkedList.list();
}

• 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]

<a name="egFn3"></a>
### 2.9、总结
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。
<a name="rxadu"></a>
## 3、单链表面试题
<a name="yGp6Y"></a>
### 3.1、求单链表中有效节点的个数
<a name="lROwv"></a>
#### 3.1.1、代码思路

- 求单链表中有效节点的个数：遍历即可
<a name="ewHeK"></a>
#### 3.1.2、代码实现

- 求单链表中有效节点的个数
```java
// 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)
/**
 * 
 * @param head 链表的头节点
 * @return 返回的就是有效节点的个数
 */
public static int getLength(HeroNode head) {
    if (head.next == null) { // 空链表
        return 0;
    }
    int length = 0;
    // 定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
    HeroNode cur = head.next;
    while (cur != null) {
        length++;
        cur = cur.next; // 遍历
    }
    return length;
}

• 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 }

- 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]
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) {

    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) {

    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++) {

    cur = cur.next;
  

  } return cur; }

- 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();

    // 测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
    HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 2);
    System.out.println("res=" + res);

}

• 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]

<a name="EGq0t"></a>
### 3.3、单链表的反转
<a name="thu3f"></a>
#### 3.3.1、代码思路
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&from=paste&height=360&id=u458998b5&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=360&originWidth=836&originalType=binary&ratio=1&size=31786&status=done&style=none&taskId=ud3fdd5a9-a5de-4e5c-9638-483af474c35&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&from=paste&height=497&id=ue3a8f125&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=497&originWidth=807&originalType=binary&ratio=1&size=40193&status=done&style=none&taskId=u8d02d983-34aa-4c22-a42e-4106f22193a&width=807)
<a name="XJZ6y"></a>
#### 3.3.2、代码实现

- 单链表的反转
```java
// 将单链表反转
public static void reversetList(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) {
        return;
    }

    // 定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
    HeroNode cur = head.next;
    HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
    HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", "");
    // 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
    // 动脑筋
    while (cur != null) {
        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
        cur.next = reverseHead.next;// 将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
        reverseHead.next = cur; // 将cur 连接到新的链表上
        cur = next;// 让cur后移
    }
    // 将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
    head.next = reverseHead.next;
}

• 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(); }

- 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]

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

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) {

    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) {

    // 记录 next 的后一节点
    HeroNode nnext = next.next;
  
    // 反转链表
    next.next = cur;
  
    // 指针后移
    cur = next;
    next = nnext;
  

  }

  // 最后加上首节点 head.next = cur; }

- 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();
}

• 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]

<a name="Brwt8"></a>
### 3.5、从尾到头打印单链表
<a name="yJlQC"></a>
#### 3.5.1、栈的基本使用

- 测试代码
```java
public static void main(String[] args) {
    Stack<String> stack = new Stack();
    // 入栈
    stack.add("jack");
    stack.add("tom");
    stack.add("smith");

    // 出栈
    // smith, tom , jack
    while (stack.size() > 0) {
        System.out.println(stack.pop());//pop就是将栈顶的数据取出
    }
}

• 程序运行结果 ```java smith tom jack

<a name="Jo6m8"></a>
#### 3.5.2、代码思路

- 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】
   - 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
   - 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

![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523222172-2f091a44-be8c-444a-a1b3-c2f98ae14e19.png#clientId=u144f07ee-d099-4&from=paste&height=309&id=ufa35d4f3&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=309&originWidth=834&originalType=binary&ratio=1&size=29320&status=done&style=none&taskId=uda008afa-259c-48c7-8538-ff3c7bf806b&width=834)
<a name="RANpC"></a>
#### 3.5.3、代码实现

- 从尾到头打印单链表
```java
// 方式2：
// 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
public static void reversePrint(HeroNode head) {
    if (head.next == null) {
        return;// 空链表，不能打印
    }
    // 创建要给一个栈，将各个节点压入栈
    Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
    HeroNode cur = head.next;
    // 将链表的所有节点压入栈
    while (cur != null) {
        stack.push(cur);
        cur = cur.next; // cur后移，这样就可以压入下一个节点
    }
    // 将栈中的节点进行打印,pop 出栈
    while (stack.size() > 0) {
        System.out.println(stack.pop()); // stack的特点是先进后出
    }
}

• 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()); }

- 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]
测试逆序打印单链表, 没有改变链表的结构~~
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]

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) {

    //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(hero4);
    singleLinkedList.add(hero2);
    singleLinkedList.add(hero3);

    // 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();

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


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

    //显示一把
    singleLinkedList.list();

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

    System.out.println("修改后的链表情况~~");
    singleLinkedList.list();

    //删除一个节点
    singleLinkedList.del(1);
    singleLinkedList.del(4);
    System.out.println("删除后的链表情况~~");
    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

    //测试一下看看是否得到了倒数第K个节点
    HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(), 3);
    System.out.println("res=" + res);

}

// 方式2：
// 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
public static void reversePrint(HeroNode head) {
    if (head.next == null) {
        return;// 空链表，不能打印
    }
    // 创建要给一个栈，将各个节点压入栈
    Stack<HeroNode> stack = new Stack<HeroNode>();
    HeroNode cur = head.next;
    // 将链表的所有节点压入栈
    while (cur != null) {
        stack.push(cur);
        cur = cur.next; // cur后移，这样就可以压入下一个节点
    }
    // 将栈中的节点进行打印,pop 出栈
    while (stack.size() > 0) {
        System.out.println(stack.pop()); // stack的特点是先进后出
    }
}

// 将单链表反转
public static void reversetList(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) {
        return;
    }

    // 定义一个辅助的指针(变量)，帮助我们遍历原来的链表
    HeroNode cur = head.next;
    HeroNode next = null;// 指向当前节点[cur]的下一个节点
    HeroNode reverseHead = new HeroNode(0, "", "");
    // 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
    // 动脑筋
    while (cur != null) {
        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
        cur.next = reverseHead.next;// 将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
        reverseHead.next = cur; // 将cur 连接到新的链表上
        cur = next;// 让cur后移
    }
    // 将head.next 指向 reverseHead.next , 实现单链表的反转
    head.next = reverseHead.next;
}

// 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) {
        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) {
        // 记录 next 的后一节点
        HeroNode nnext = next.next;

        // 反转链表
        next.next = cur;

        // 指针后移
        cur = next;
        next = nnext;
    }

    // 最后加上头结点
    head.next = cur;
}

// 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) {
        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) {
        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++) {
        cur = cur.next;
    }
    return cur;

}

// 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)
/**
 * 
 * @param head 链表的头节点
 * @return 返回的就是有效节点的个数
 */
public static int getLength(HeroNode head) {
    if (head.next == null) { // 空链表
        return 0;
    }
    int length = 0;
    // 定义一个辅助的变量, 这里我们没有统计头节点
    HeroNode cur = head.next;
    while (cur != null) {
        length++;
        cur = cur.next; // 遍历
    }
    return length;
}

}

//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, “”, “”);

// 返回头节点
public HeroNode getHead() {
    return head;
}

// 添加节点到单向链表
// 思路，当不考虑编号顺序时
// 1. 找到当前链表的最后节点
// 2. 将最后这个节点的next 指向 新的节点
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) {
        // 找到链表的最后
        if (temp.next == null) {//
            break;
        }
        // 如果没有找到最后, 将将temp后移
        temp = temp.next;
    }
    // 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
    // 将最后这个节点的next 指向 新的节点
    temp.next = heroNode;
}

// 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) {
        if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
            break; //
        }
        if (temp.next.no > heroNode.no) { // 位置找到，就在temp的后面插入
            break;
        } else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在

            flag = true; // 说明编号存在
            break;
        }
        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
        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 {
        // 插入到链表中, temp的后面
        heroNode.next = temp.next;
        temp.next = heroNode;
    }
}

// 修改节点的信息, 根据no编号来修改，即no编号不能改.
// 说明
// 1. 根据 newHeroNode 的 no 来修改即可
public void update(HeroNode newHeroNode) {
    // 判断是否空
    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
    // 定义一个辅助变量
    HeroNode temp = head.next;
    boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
    while (true) {
        if (temp == null) {
            break; // 已经遍历完链表
        }
        if (temp.no == newHeroNode.no) {
            // 找到
            flag = true;
            break;
        }
        temp = temp.next;
    }
    // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
    if (flag) {
        temp.name = newHeroNode.name;
        temp.nickName = newHeroNode.nickName;
    } else { // 没有找到
        System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
    }
}

// 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) {
        if (temp.next == null) { // 已经到链表的最后
            break;
        }
        if (temp.next.no == no) {
            // 找到的待删除节点的前一个节点temp
            flag = true;
            break;
        }
        temp = temp.next; // temp后移，遍历
    }
    // 判断flag
    if (flag) { // 找到
        // 可以删除
        temp.next = temp.next.next;
    } else {
        System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
    }
}

// 显示链表[遍历]
public void list() {
    // 判断链表是否为空
    if (head.next == null) {
        System.out.println("链表为空");
        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) {
        // 判断是否到链表最后
        if (temp == null) {
            break;
        }
        // 输出节点的信息
        System.out.println(temp);
        // 将temp后移， 一定小心
        temp = temp.next;
    }
}

}

//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) {
    this.no = no;
    this.name = name;
    this.nickName = nickname;
}

// 为了显示方法，我们重新toString
@Override
public String toString() {
    return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickName=" + nickName + "]";
}

}

<a name="P6Mr0"></a>
## 4、双向链表
<a name="OoxXp"></a>
### 4.1、与单向链表的比较

- 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
- 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)

![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523324137-cc0ff75f-0f58-48d4-bdf6-035497ddf92a.png#clientId=u144f07ee-d099-4&from=paste&height=466&id=u45d8f873&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=466&originWidth=964&originalType=binary&ratio=1&size=54485&status=done&style=none&taskId=u20afc45f-06fa-4668-a004-8b749d01c18&width=964)
<a name="brajw"></a>
### 4.2、链表节点定义

- 在单向链表节点的基础上，增加 pre ，用于指向前一个节点
```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, 默认为null
    public HeroNode pre; // 指向前一个节点, 默认为null
    // 构造器

    public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    // 为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}

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() {

    return head;
  

  }

  // …

<a name="a0g7i"></a>
### 4.4、链表遍历
<a name="ymEPA"></a>
#### 4.4.1、代码思路

- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向**当前节点** ，用于遍历链表
- 何时停止 while 循环？**temp == null** ：已经遍历至链表尾部
<a name="rQRgA"></a>
#### 4.4.2、代码实现
```java
// 遍历双向链表的方法
// 显示链表[遍历]
public void list() {
    // 判断链表是否为空
    if (head.next == null) {
        System.out.println("链表为空");
        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) {
        // 判断是否到链表最后
        if (temp == null) {
            break;
        }
        // 输出节点的信息
        System.out.println(temp);
        // 将temp后移， 一定小心
        temp = temp.next;
    }
}

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) {

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

<a name="sttmr"></a>
### 4.6、按顺序插入
<a name="JYJmw"></a>
#### 4.6.1、代码思路

- 定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向**当前节点**
- 我们将 heroNode 节点插入到 temp 节点之后还是 temp 节点之前？

如果插入到 temp 节点之后：

- 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

while 循环终止条件：

- **temp.next == null** ：temp 节点已经是链表的尾节点
- **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
- **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

<br /> ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2022/png/2673847/1641523468401-247e0908-c637-485e-9ec2-0ec79bfe83c4.png#clientId=u144f07ee-d099-4&from=paste&height=407&id=u0c0ff698&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=407&originWidth=751&originalType=binary&ratio=1&size=26575&status=done&style=none&taskId=uaefaeba1-9e0e-4e88-9eb3-24dbda36235&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
<a name="bbsXH"></a>
#### 4.6.2、代码实现

- 代码
```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
    // 目标：在 temp 的后面插入节点
    HeroNode temp = head;
    boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
    while (true) {
        if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
            break;
        }
        if (temp.next.no > heroNode.no) { // 位置找到，就在temp的后面插入
            break;
        } else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
            flag = true; // 说明编号存在
            break;
        }
        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
        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 {
        // 插入到链表中, temp的后面

        // heroNode 指向 temp 节点的下一个节点
        heroNode.next = temp.next;
        if(temp.next != null) {
            temp.next.pre = heroNode;
        }

        // temp 节点指向 heroNode 节点
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }
}

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) {

    System.out.println("链表为空~");
    return;
  

  } // 找到需要修改的节点, 根据no编号 // 定义一个辅助变量 HeroNode temp = head.next; boolean flag = false; // 表示是否找到该节点 while (true) {

    if (temp == null) {
        break; // 已经遍历完链表
    }
    if (temp.no == newHeroNode.no) {
        // 找到
        flag = true;
        break;
    }
    temp = temp.next;
  

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

    temp.name = newHeroNode.name;
    temp.nickname = newHeroNode.nickname;
  

  } else { // 没有找到

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

  } }

<a name="xWiFz"></a>
### 4.8、删除节点
<a name="YS4P6"></a>
#### 4.8.1、代码思路
定义辅助变量 temp ，相当于一个指针，指向当前节点<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？

- temp 的前一个节点的 next 域指向 temp 的后一个节点：**temp.pre.next = temp.next;**
- temp 的后一个节点的 pre 域指向 temp 的前一个节点：**temp.next.pre = temp.pre;**

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**


<a name="vKgx0"></a>
#### 4.8.2、代码实现

- 删除指定节点
```java
// 从双向链表中删除一个节点,
// 说明
// 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
// 2 找到后，自我删除即可
public void del(int no) {

    // 判断当前链表是否为空
    if (head.next == null) {// 空链表
        System.out.println("链表为空，无法删除");
        return;
    }

    HeroNode temp = head.next; // 辅助变量(指针)
    boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
    while (true) {
        if (temp == null) { // 已经到链表的最后
            break;
        }
        if (temp.no == no) {
            // 找到的待删除节点的前一个节点temp
            flag = true;
            break;
        }
        temp = temp.next; // temp后移，遍历
    }
    // 判断flag
    if (flag) { // 找到
        // 可以删除
        // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
        temp.pre.next = temp.next;
        // 这里我们的代码有问题?
        // 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
        if (temp.next != null) {
            temp.next.pre = temp.pre;
        }
    } else {
        System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
    }
}

4.9、双向链表测试

4.9.1、测试代码

public static void main(String[] args) {
    // 测试
    System.out.println("双向链表的测试");

    // 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(5, "林冲", "豹子头");

    // 创建一个双向链表
    DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
    doubleLinkedList.add(hero1);
    doubleLinkedList.add(hero2);
    doubleLinkedList.add(hero3);
    doubleLinkedList.add(hero4);

    doubleLinkedList.list();

    // 测试按需插入
    doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(4, "Heygo", "Heygogo"));
    doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(6, "Oneby", "Onebyone"));
    System.out.println("按顺序插入后的情况");
    doubleLinkedList.list();

    // 修改
    HeroNode newHeroNode = new HeroNode(5, "公孙胜", "入云龙");
    doubleLinkedList.update(newHeroNode);
    System.out.println("修改后的链表情况");
    doubleLinkedList.list();

    // 删除
    doubleLinkedList.del(3);
    System.out.println("删除后的链表情况~~");
    doubleLinkedList.list();
}

4.9.2、程序运行结果

双向链表的测试
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=5, name=林冲, nickname=豹子头]
按顺序插入后的情况
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=Heygo, nickname=Heygogo]
HeroNode [no=5, name=林冲, nickname=豹子头]
HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]
修改后的链表情况
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=Heygo, nickname=Heygogo]
HeroNode [no=5, name=公孙胜, nickname=入云龙]
HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]
删除后的链表情况~~
HeroNode [no=1, name=宋江, nickname=及时雨]
HeroNode [no=2, name=卢俊义, nickname=玉麒麟]
HeroNode [no=4, name=Heygo, nickname=Heygogo]
HeroNode [no=5, name=公孙胜, nickname=入云龙]
HeroNode [no=6, name=Oneby, nickname=Onebyone]

4.10、双向链表所有代码

public class DoubleLinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试
        System.out.println("双向链表的测试");
        // 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(5, "林冲", "豹子头");

        // 创建一个双向链表
        DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
        doubleLinkedList.add(hero1);
        doubleLinkedList.add(hero2);
        doubleLinkedList.add(hero3);
        doubleLinkedList.add(hero4);

        doubleLinkedList.list();

        // 测试按需插入
        doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(0, "Kobe", "BlackMamba"));
        doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(4, "Heygo", "Heygogo"));
        doubleLinkedList.addByOrder(new HeroNode(6, "Oneby", "Onebyone"));
        System.out.println("按顺序插入后的情况");
        doubleLinkedList.list();

        // 修改
        HeroNode newHeroNode = new HeroNode(5, "公孙胜", "入云龙");
        doubleLinkedList.update(newHeroNode);
        System.out.println("修改后的链表情况");
        doubleLinkedList.list();

        // 删除
        doubleLinkedList.del(3);
        System.out.println("删除后的链表情况~~");
        doubleLinkedList.list();
    }

}

// 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() {
        return head;
    }

    // 遍历双向链表的方法
    // 显示链表[遍历]
    public void list() {
        // 判断链表是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            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) {
            // 判断是否到链表最后
            if (temp == null) {
                break;
            }
            // 输出节点的信息
            System.out.println(temp);
            // 将temp后移， 一定小心
            temp = temp.next;
        }
    }

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

    // 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
        // 目标：在 temp 的后面插入节点
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
        while (true) {
            if (temp.next == null) {// 说明temp已经在链表的最后
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no) { // 位置找到，就在temp的后面插入
                break;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no) {// 说明希望添加的heroNode的编号已然存在
                flag = true; // 说明编号存在
                break;
            }
            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
            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 {
            // 插入到链表中, temp的后面

            // heroNode 指向 temp 节点的下一个节点
             heroNode.next = temp.next;
             if(temp.next != null) {
                 temp.next.pre = heroNode;
             }

             // temp 节点指向 heroNode 节点
             temp.next = heroNode;
             heroNode.pre = temp;
        }
    }

    // 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) {
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        // 找到需要修改的节点, 根据no编号
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break; // 已经遍历完链表
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
        if (flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else { // 没有找到
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }

    // 从双向链表中删除一个节点,
    // 说明
    // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
    // 2 找到后，自我删除即可
    public void del(int no) {

        // 判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {// 空链表
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }

        HeroNode temp = head.next; // 辅助变量(指针)
        boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
        while (true) {
            if (temp == null) { // 已经到链表的最后
                break;
            }
            if (temp.no == no) {
                // 找到的待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; // temp后移，遍历
        }
        // 判断flag
        if (flag) { // 找到
            // 可以删除
            // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
            temp.pre.next = temp.next;
            // 这里我们的代码有问题?
            // 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
            if (temp.next != null) {
                temp.next.pre = temp.pre;
            }
        } else {
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }

}

// 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, 默认为null
    public HeroNode pre; // 指向前一个节点, 默认为null
    // 构造器

    public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    // 为了显示方法，我们重新toString
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";
    }

}

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。

5.2、单向环形链表图解

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。

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) {

    this.no = no;
  

  }

  public int getNo() {

    return no;
  

  }

  public void setNo(int no) {

    this.no = no;
  

  }

  public Boy getNext() {

    return next;
  

  }

  public void setNext(Boy next) {

    this.next = next;
  

  } }

<a name="tPB2W"></a>
#### 5.4.2、单向循环链表的定义

- 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
```java
// 创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
    // 创建一个first节点,当前没有编号
    private Boy first = null;

    // ...

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;

2、代码实现

// 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
public void addBoy(int nums) {
    // nums 做一个数据校验
    if (nums < 1) {
        System.out.println("nums的值不正确");
        return;
    }
    Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
    // 使用for来创建我们的环形链表
    for (int i = 1; i <= nums; i++) {
        // 根据编号，创建小孩节点
        Boy boy = new Boy(i);
        // 如果是第一个小孩
        if (i == 1) {
            first = boy; // 初始化 first 节点
            first.setNext(first); // 构成环
            curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
        } else {
            curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
            boy.setNext(first); // 构成环
            curBoy = boy; // curBoy 指针后移
        }
    }
}

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) {

    System.out.println("没有任何小孩~~");
    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) {

    System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
    if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
        break;
    }
    curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
  

  } }

<a name="A49NL"></a>
### 5.5、解决 Josephu 问题
<a name="nIqBc"></a>
#### 5.5.1、代码思路

- 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
- 如何将 helper 定位至环形链表的尾节点？

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

- 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
- 如何数 nums 下？让 first 和 helper 都移动 (nums - 1)步即可
- 如何实现出圈？

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

- while 循环终止条件？圈中只剩一人：helper == first

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<a name="znpH1"></a>
#### 5.5.2、代码实现
```java
// 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
/**
 * 
 * @param startNo  表示从第几个小孩开始数数
 * @param countNum 表示数几下
 * @param nums     表示最初有多少小孩在圈中
 */
public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
    // 先对数据进行校验
    if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
        System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
        return;
    }
    // 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
    Boy helper = first;
    // 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
    while (true) {
        if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
            break;
        }
        helper = helper.getNext();
    }
    // 小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次
    for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
        first = first.getNext();
        helper = helper.getNext();
    }
    // 当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次, 然后出圈
    // 这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
    while (true) {
        if (helper == first) { // 说明圈中只有一个节点
            break;
        }
        // 让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
        for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
            first = first.getNext();
            helper = helper.getNext();
        }
        // 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
        System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
        // 这时将first指向的小孩节点出圈
        first = first.getNext();
        helper.setNext(first); 

    }
    System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());

}

5.6、Josephu 问题测试

5.6.1、测试代码

public static void main(String[] args) {
    // 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
    CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
    circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
    circleSingleLinkedList.showBoy();

    // 测试一把小孩出圈是否正确
    circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 3); // 2->4->1->5->3
}

5.6.2、程序运行结果

小孩的编号 1 
小孩的编号 2 
小孩的编号 3 
小孩的编号 4 
小孩的编号 5 
小孩2出圈
小孩4出圈
小孩1出圈
小孩5出圈
最后留在圈中的小孩编号3

5.7、Josephu 问题所有代码

public class Josepfu {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试一把看看构建环形链表，和遍历是否ok
        CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
        circleSingleLinkedList.addBoy(5);// 加入5个小孩节点
        circleSingleLinkedList.showBoy();

        // 测试一把小孩出圈是否正确
        circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 3); // 2->4->1->5->3
    }

}

// 创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList {
    // 创建一个first节点,当前没有编号
    private Boy first = null;

    // 添加小孩节点，构建成一个环形的链表
    public void addBoy(int nums) {
        // nums 做一个数据校验
        if (nums < 1) {
            System.out.println("nums的值不正确");
            return;
        }
        Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表
        // 使用for来创建我们的环形链表
        for (int i = 1; i <= nums; i++) {
            // 根据编号，创建小孩节点
            Boy boy = new Boy(i);
            // 如果是第一个小孩
            if (i == 1) {
                first = boy; // 初始化 first 节点
                first.setNext(first); // 构成环
                curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩
            } else {
                curBoy.setNext(boy); // 将 boy 节点加到链表尾部
                boy.setNext(first); // 构成环
                curBoy = boy; // curBoy 指针后移
            }
        }
    }

    // 遍历当前的环形链表
    public void showBoy() {
        // 判断链表是否为空
        if (first == null) {
            System.out.println("没有任何小孩~~");
            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) {
            System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo());
            if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕
                break;
            }
            curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移
        }
    }

    // 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序
    /**
     * 
     * @param startNo  表示从第几个小孩开始数数
     * @param countNum 表示数几下
     * @param nums     表示最初有多少小孩在圈中
     */
    public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {
        // 先对数据进行校验
        if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
            System.out.println("参数输入有误， 请重新输入");
            return;
        }
        // 创建要给辅助指针,帮助完成小孩出圈
        Boy helper = first;
        // 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
        while (true) {
            if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后小孩节点
                break;
            }
            helper = helper.getNext();
        }
        // 小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k - 1次
        for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
            first = first.getNext();
            helper = helper.getNext();
        }
        // 当小孩报数时，让first 和 helper 指针同时 的移动 m - 1 次, 然后出圈
        // 这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
        while (true) {
            if (helper == first) { // 说明圈中只有一个节点
                break;
            }
            // 让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
            for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
                first = first.getNext();
                helper = helper.getNext();
            }
            // 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点
            System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo());
            // 这时将first指向的小孩节点出圈
            first = first.getNext();
            helper.setNext(first); 

        }
        System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo());

    }
}

// 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) {
        this.no = no;
    }

    public int getNo() {
        return no;
    }

    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }

    public Boy getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(Boy next) {
        this.next = next;
    }

}

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