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Java链表数据结构及使用方法实例分析

发布时间:2022-07-05 13:53:28 来源:亿速云 阅读:148 作者:iii 栏目:开发技术

本篇内容主要讲解“Java链表数据结构及使用方法实例分析”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“Java链表数据结构及使用方法实例分析”吧!

    认识链表结构

    单向链表

    单链表在内存中的表示:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

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

    我们可以根据这一定义,用Java语言表示一下单向链表的结构:

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

    在链表的结构中,有数据域value,以及一个指向下一个节点的引用next。

    TIP:这里的value还可以定义成泛型的。

    双向链表

    我们再来看一下双向链表的结构:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

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

    双向链表的结构:

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

    加深对链表结构的理解

    实现单向和双向链表的反转

    说明:

    对于一个链表如图所示:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

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

    即反转后的结构如图所示:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    这个题目不难,我们转换一下指针的指向就行了。

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

    • 返回值是链表的新的头结点,这样能保证函数执行完,原链表变成一个有新的头结点的链表

    • 需要传入一个链表,用头结点表示

    解题技巧:定义两个Node引用辅助我们反转指针指向。

    代码实现:

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

    我们来模拟一下这个函数的执行过程。

    链表原始状态:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    方法开始执行,此时 head.next 不为空,所以,执行如下步骤:

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

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

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

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    此时当前节点从原来指向b,改为指向null。

    • pre = head:让pre指向当前节点

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

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

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

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    此时 head 为c,不是null,所以继续循环,执行流程如下:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    同理,此时 head 为d,不是null,继续循环:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    这是就完成了单链表的反转步骤。

    有了单链表反转的经验,我们很容易就能实现双向链表的反转,代码如下:

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

    实现把链表中给定的值都删除

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

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    实现思路:

    • 要实现的函数需要给我传一个头节点以及给定的数值,头节点确定链表。func(Node head, int num)。

    • 函数给不给返回值,返回值是什么?试想,针对链表 3 -> 5 -> 4 -> 3 -> 4 -> 5 ,假如要删除4,那么新链表就是 3 -> 5-> 3 -> 5,头节点仍然是原来的节点3;而如果要删除值为3的节点呢,删除后就是 5 -> 4 -> 4 -> 5 ,头节点变了。因此,我们要设计的这个函数需要返回新链表的头节点。

    • 上述分析得知,需要返回新链表的头节点,因此也就是要返回第一个不是给定值的节点(因为给定值的节点都要被删除掉)。

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

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

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

    这一执行过程图解如下:

    Java链表数据结构及使用方法实例分析

    通过上述分析,写出完整实现代码:

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

    到此,相信大家对“Java链表数据结构及使用方法实例分析”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是亿速云网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

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