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  • Java实现单链表的基本操作
  • Java链表基本操作和Java.util.ArrayList今天做了一道《剑指offer》上的一道编程题“从尾到头打印链表”,具体要求如下:输入一个链表,按链表值从尾到头的顺序返回一个ArrayList。一开始我想的是通过两次遍历链表,...

    Java链表基本操作和Java.util.ArrayList

    今天做了一道《剑指offer》上的一道编程题“从尾到头打印链表”,具体要求如下:

    输入一个链表,按链表值从尾到头的顺序返回一个ArrayList。

    一开始我想的是通过两次遍历链表,第一次遍历得到链表元素的个数count。然后定义一个ArrayList 变量,由于ArrayList是动态数组,不能在未初始化的情况下对任意位置进行插入指定的值。所以只能先对其进行初始化,将count个ArrayList元素赋值为初始值0。随后第二次遍历链表,将遍历得到的值,按照倒序计算出位置i,将ArrayList对应位置i的值设定为该遍历值。后来发现别人大多都是用递归来做的,因为递归的原理是堆栈,先进后出,所以最后实现的堆栈输出顺序正好是从尾到头的顺序。时间复杂度比我的方法要优。

    通过今天的做题,发现自己对于Java对单链表的操作以及java.ArrayList()的一些特性不太熟悉,所以想把今天收集到的资料记录一下,让自己能够记得清楚一些。

    Java对于单链表的基本操作:

    链表是一种常见的数据结构,链表不同于数组,其存储的位置可能不是连续的。所以当我们想要在链表中查找指定位置的结点时,只能去对链表进行遍历。而数组则直接能够通过位置找到相应的元素结点,时间复杂度为O(1)。

    单链表的结构如下图所示:

    10420834.html

    UKCVfOPRg1o4MDt1llRACQkAICAEh4JyCB7EWiDDFWPRj6v8tXtu5fZohFAAAAABJRU5ErkJggg==

    下面定义Java链表的实体类Node:

    package com.algorithm.link;

    public class Node {

    Node next = null;

    int val; //节点中的值public Node(int val) //Node的构造函数

    {

    this.val = val;

    }

    }

    Java中对单链表的常见操作:

    package com.algorithm.link;

    public class MyLinkedList{

    Node head = null; //定义头结点指针

    /*-------------链表添加结点------------*/

    public void addNode(int val)

    {

    Node NewNode = new Node(val);//创建要添加的结点

    if(head==null) //当链表为空时

    {

    head=NewNode;

    return;

    }

    else { //当链表不为空时,则先找到链表的尾结点,然后插入待插入的结点

    Node tmp = head;

    while(tmp.next!=null)

    {

    tmp=tmp.next;

    }

    tmp.next=NewNode;//此时tmp为链表的尾结点

    }

    }

    /*------------链表删除结点----------*/

    public boolean deleteNode(int index)

    {

    if(index==1)//说明删除的是头节点

    {

    head=head.next;

    return true;

    }

    int i=2;

    //因为链表不止两个结点,所以定义一个前结点,一个当前结点,分别指向目标结点的前结点和目标结点

    Node preNode = head;

    Node curNode = head.next;

    while(curNode!=null)

    {

    if(index==i)//找到要删除的结点了,此时curNode指向该结点

    {

    preNode.next=curNode.next;//删除结点

    return true;

    }

    //preNode和curNode结点分别向后移动一位

    preNode=preNode.next;

    curNode=curNode.next;

    i++;

    }

    return true;//按照前面的一定能够找到待删除的结点,这句语句不会执行,只是为了程序能够通过编译。

    }

    }

    Java.util.ArrayList:

    ArrayList是一种动态数组,可以根据元素增加的情况动态的重新分配空间,是Array的复杂版本。

    ArrayList相对于Array有以下几个优点:

    可以动态的增加或减少元素

    实现了ICollection和IList接口

    可以灵活的设置数组的大小

    首先构建一个ArrayList,其提供了三种构造方法:

    public ArrayList();

    默认的构造器,将会以默认(16)的大小来初始化内部的数组

    public ArrayList(ICollection);

    用一个ICollection对象来构造,并将该集合的元素添加到ArrayList

    public ArrayList(int);

    用指定的大小来初始化内部的数组

    在构造ArrayList时,可以指定ArrayList的类型,例:ArrayList a = new ArrayList();或ArrayList b = new ArrayList();但指定的类型必须为构造器类型(component type)

    对ArrayList的基本操作:

    add() 增加元素

    remove(Object o) 遍历ArrayList,删除遇到的第一个指定的元素o

    例: a.remove(new Integer(8)) //删除第一个元素值为8的元素

    remove(index i) 根据下标来删除ArrayList中指定位置的元素

    clear() 清除ArrayList中的所有元素

    contains(Object o) 判断ArrayList中是否存在指定值的元素

    将ArrayList 转换为Array数组:

    ArrayList提供 public T[] toArray(T[] a) 方法能够将ArrayList类型数组转换为普通Array数组,例如我们定义了一个Integer 类型的ArrayList数组: ArrayList a = new ArrayList() 并在其上通过循环,add了10个元素。此时,我们若想将其转换成为数组可以这样去转换:

    Integer[] value=(Integer[])a.toArray(new Integer[a.size()]);

    上述返回的数组的长度大小正好为a数组的大小,我们也可以指定new Integer[]里面的数字,当该长度容纳不下待转换的ArrayList元素个数时,该方法会重新依据ArrayList的大小重新分配一个数组,将ArrayList a 中的元素复制到里面并返回。当指定的数目大于a中的元素个数时,也就是数组的空间有剩余。此时,toArray()方法会将剩余的数组部分的元素值都置为 null。

    将数组转换为ArrayList:

    String数组 array;

    List list=Arrays.asList(array); //将String数组array转化成List

    但上述的转化方法返回的list无法对其进行修改和增加元素,仿佛是静态固定的。[解释] 所以还可以通过以下的方法去将数组转换成ArrayList:

    ArrayList c = new ArrayList(Arrays.asList(array));

    此时返回的ArrayList数组可以正常地对其进行操作。

    关于数组扩容对ArrayList效率的影响问题:

    当我们以默认不带指定大小的构造器去构造一个ArrayList时,默认会将其大小初始化分配为16。在我们使用增加元素的方法之前,例如使用add()、addAll()等,都会首先检查内部数组的大小是否够用,如果不够用,则会以当前容量的两倍来重新构建一个数组,并将旧数组的元素copy到新数组中,并丢弃掉旧数组。这种在临界点进行扩容的操作,会比较影响效率。

    比如,一个可能有200个元素的数据动态添加到一个以默认16个元素大小创建的ArrayList中,将会经过: 16*2*2*2*2 = 256 四次的扩容才会满足最终的要求,那么如果一开始就以: ArrayList List = new ArrayList( 210 ); 的方式创建ArrayList,不仅会减少4次数组创建和Copy的操作,还会减少内存使用。

    另外一种可能发生的情况是,比如我们定义了一个ArrayList数组,且其大小为30,但我们却有31个元素要添加进去,该ArrayList数组则会经过一个扩容容量变为60,这样最后便会有29个元素的存储空间是浪费掉的。此时,我们可以通过 trimToSize 方法去让当前数组的大小变为实际元素个数的大小,还可以提前大致预测一下数组的大小,然后在数组创建之时就指定好大小,这样能够避免去浪费更多的空间。

    java.util.Arrays()、java.util.ArrayList()、java数组之间的关系:

    Arrays()实现了对数组的一系列操作方法,而ArrayList是动态数组,其大小可以动态变化。

    参考文章

    java实现单链表操作 : https://www.cnblogs.com/bjh1117/p/8335108.html

    java.util.ArrayList() :

    https://www.cnblogs.com/qingchunshiguang/p/6103731.html

    展开全文
  • 链表是一种数据结构,和数组同级。接下来通过本文给大家介绍Java单链表基本操作的实现,非常不错,具有参考借鉴价值,感兴趣的朋友一起看下吧
  • Java 实现单链表的基本操作

    千次阅读 多人点赞 2019-06-24 17:02:01
    顺序:物理上逻辑上都连续; 链表:物理上不一定连续,逻辑上一定连续的。 链表的概念及结构 概念:连表示一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是用过链表中的引用链接次序实现的。 8...

    顺序表:物理上逻辑上都连续;
    链表:物理上不一定连续,逻辑上一定连续的。

    链表的概念及结构

    概念:连表示一种物理存储结构上非连续、非顺序的存储结构,数据元素的逻辑顺序是用过链表中的引用链接次序实现的。

    8种链表结构:
    单项、双向
    带头、不带头
    循环、非循环

    主要的三种链表:
    无头单项非循环链表、带头循环单链表、不带头双向循环链表
    在这里插入图片描述

    代码实现

    1. 接口定义
    package com.github.linked.Impl;
    
    public interface ILinked {
        // 头插法
        void addFirst(int data);
    
        // 尾插法
        void addLast(int data);
    
        // 任意位置插入,第一数据节点为0号下标
        boolean addIndex(int index, int data);
    
        // 查找是否包含关键字 key 在单链表中
        boolean contains(int key);
    
        // 删除第一次出现的关键字为 key 的节点
        int remove(int key);
    
        // 删除所有值为 key 的节点
        void removeAllKey(int key);
    
        // 得到单链表的长度
        int getLength();
    
        // 打印单链表
        void display();
    
        // 清空单链表以防内存泄漏
        void clear();
    }
    
    
    2. 代码实现接口
    package com.github.linked.Impl;
    
    public class SingleListed implements ILinked {
    
        // 节点类
        class Node {
            private int data;
            private Node next;
    
            public Node(int data) {
                this.data = data;
                this.next = next;
            }
        }
    
        private Node head; //头节点
        public SingleListed() {
            this.head = head;
        }
    
        /**
         * 头插法
         * @param data 要插入的数据
         */
        @Override
        public void addFirst(int data) {
            // 1. 拿到一个实体
            Node node = new Node(data);
    
            // 2. 插入
            // 如果是第一次插入,直接到头节点
            if (this.head == null) {
                this.head = node;
            } else { //不是第一次插入
                node.next = this.head; // 插入的节点指向头节点
                this.head = node;      // 更新头节点
            }
        }
    
        /**
         * 尾插法
         * @param data 要插入的数据
         */
        @Override
        public void addLast(int data) {
            // 1. 拿到一个实体
            Node node = new Node(data);
            Node cur = this.head;
    
            // 2. 插入
            // 如果是第一次插入,直接到头节点
            if (this.head == null) {
                this.head = node;
            } else {
                // 找尾巴
                while (cur.next != null) {
                    cur = cur.next;
                }
                // 退出上面的循环,cur所执行的位置就是尾节点
                cur.next = node;
            }
        }
    
        // 检测 index 该下标是否合法
        private void checkIndex(int index) {
            if (index < 0 || index > getLength())
                throw new IndexOutOfBoundsException("下标不合法!");
        }
    
        // 找到下标为 index-1 位置的节点
        private Node searchIndex(int index) {
            checkIndex(index);
            if (index == 0)
                return null;
            int count = 0; // 记录行走的步数
            Node cur = this.head;
    
            while (cur.next != null && count < index-1) {
                cur = cur.next;
                count++;
            }
    
            return cur;
        }
    
        /**
         * 任意位置插入,第一数据节点为 0号下标
         * @param index 插入的下标
         * @param data 要插入的数据
         * @return true
         */
        @Override
        public boolean addIndex(int index, int data) {
            Node node = new Node(data);
            Node cur = searchIndex(index);
    
            // 如果链表为空,直接插入到头节点
            if (cur == null) {
                node.next = this.head;
                this.head = node;
            } else { // 链表不为空,插入到 cur 的位置处
                node.next = cur.next;  // 将node链接到cur的下一个节点
                cur.next = node;       // 再将cur链接到node
            }
    
            return true;
        }
    
        /**
         * 查找是否包含关键字 key 在单链表中
         * @param key 要查找的关键字
         * @return 找到key返回true,否则返回false
         */
        @Override
        public boolean contains(int key) {
            Node cur = this.head;
            while (cur != null) {
                if (cur.data == key) {
                    return true;
                }
                cur = cur.next;
            }
    
            return false;
        }
    
        // 找第一次出现的关键字为 key 的节点的前驱
        private Node searchPre(int key) {
            // 1. 是不是第一个节点 if(head,data == key)
            Node pre = this.head;
            if (pre.data == key) {
                // 或者 return null;
                return this.head;
            }
    
            // 2. if(cur.next.data == key)
            while (pre.next != null) {
                if (pre.next.data == key) {
                    return pre;
                }
                pre = pre.next;
            }
    
            return null;
        }
    
        /**
         * 删除第一次出现的关键字为 key 的节点
         * @param key 要删除的关键字
         * @return oldData
         */
        @Override
        public int remove(int key) {
            int oldData = 0;
            Node pre = searchPre(key);
    
            // 1. 若没有找到
            if (pre == null) {
                // return -1;
                throw new UnsupportedOperationException("没有key的前驱");
            }
    
            // 2. 找到了,并且在第一个节点
            if (pre == this.head && pre.data == key){
                oldData = this.head.data;
                this.head = this.head.next;
                return oldData;
            }
    
            // 3. 找到了,并且不在第一个节点
            Node delNode = pre.next; // 确定要删除的节点的位置
            pre.next = delNode.next; // 让要删除的节点的前驱指向要删除的节点的后一个节点,进而删除该节点
    
            return 0;
        }
    
        /**
         * 删除所有值为 key 的节点
         * @param key 要删除的节点的值
         */
        @Override
        public void removeAllKey(int key) {
            Node pre = this.head;
            Node cur = this.head.next;
    
            // 遍历一遍链表
            while (cur != null) {
                // 若找到了关键字,进行删除
                if (cur.data == key) {
                    pre.next = cur.next;
                    cur = cur.next;
                } else { // 若不是关键字,继续查看链表的下一个
                    pre = cur;
                    cur = cur.next;
                }
                if (this.head.data == key) {
                    this.head = this.head.next;
                }
            }
        }
    
    	/**
         * 得到单链表的长度
         * @return 单链表长度
         */
        @Override
        public int getLength() {
            Node cur = this.head;
            int count = 0;  // 节点的个数
            while (cur != null) {
                count++;
                cur = cur.next;
            }
            return count;
        }
    
        /**
         * 打印单链表
         */
        @Override
        public void display() {
            Node cur = this.head;
            while (cur != null) {
                System.out.print(cur.data + " ");
                cur = cur.next;
            }
            System.out.println();
        }
    
        /**
         * 清空单链表以防内存泄漏
         */
        @Override
        public void clear() {
            while (this.head != null) {
                Node cur = this.head.next;
                this.head.next = null;
                this.head = cur;
            }
        }
    }
    
    
    3. 测试代码
    package com.github.linked.Impl;
    
    public class TestDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            //MySingleListImpl mySingleList = new MySingleListImpl();
            SingleListed mySingleList = new SingleListed();
    
            mySingleList.addFirst(10);
            mySingleList.addFirst(20);
            mySingleList.addFirst(30);
            mySingleList.addFirst(40);
            mySingleList.addFirst(50);
            System.out.println("头插:");
            mySingleList.display();
    
            mySingleList.addLast(100);
            mySingleList.addLast(200);
            System.out.println("尾插:");
            mySingleList.display();
            System.out.println();
    
            System.out.print("单链表的长度:");
            System.out.println(mySingleList.getLength());
            System.out.println();
    
            mySingleList.addIndex(1,15);
            System.out.println("任意位置插入:");
            mySingleList.display();
            System.out.println();
    
            System.out.println("查找是否包含关键字 key 在单链表中:");
            System.out.println("查找关键字125:"+mySingleList.contains(125));
            System.out.println("查找关键字30:"+mySingleList.contains(30));
            System.out.println();
    
            System.out.println("删除第一次出现的关键字为 key 的节点:");
            System.out.println("删除头节点50:");
            mySingleList.remove(50); //删除头节点
            mySingleList.display();
            System.out.println("删除中间节点30:");
            mySingleList.remove(30); // 删除中间节点
            mySingleList.display();
            System.out.println("删除尾节点200:");
            mySingleList.remove(200); // 删除尾节点
            mySingleList.display();
            System.out.println();
    
            System.out.println("删除第一次出现的关键字为 key 的节点:");
            mySingleList.addFirst(20);
            mySingleList.display();
            mySingleList.removeAllKey(20);
            mySingleList.display();
            System.out.println();
    
            System.out.print("单链表的长度:");
            System.out.println(mySingleList.getLength());
            System.out.println();
    
            // 测试内存泄漏
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("睡醒了");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    
    4. 测试结果

    在这里插入图片描述

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  • Java链表基本操作

    千次阅读 2018-01-28 15:06:52
    ·链表是一种最为简单的数据结构,它的主要目的是依靠引用关系来实现多个数据的保存,下面代码以String字符串类型示例 class Node { private String data; private Node next; public Node(String data) { ...

    ·链表是一种最为简单的数据结构,它的主要目的是依靠引用关系来实现多个数据的保存,下面代码以String字符串类型示例

    class Node {
    	private String data;
    	private Node next;
    
    	public Node(String data) {
    		this.data = data;
    	}
    
    	public void setNext(Node next) {
    		this.next = next;
    	}
    
    	public Node getNext() {
    		return this.next;
    	}
    
    	public String getData() {
    		return this.data;
    	}
    }
    
    public class NodeTest {
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		// 1.准备所有数据
    		Node no1 = new Node("贪玩揽月");
    		Node no2 = new Node("渣渣辉");
    		Node no3 = new Node("古天乐");
    		// 2.链接数据
    		no1.setNext(no2);
    		no2.setNext(no3);
    		// 3.取出数据
    		print(no1);
    
    	}
    
    	// 打印方法采取递归调用
    	public static void print(Node current) {
    		if (current == null) {// 递归调用退出条件
    			return;// 结束递归
    		}
    		System.out.println(current.getData());
    		print(current.getNext());
    	}
    }


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  • 链表是数据结构中线性结构中最为重要的数据结构,关于Java链表的定义以及数据实例化,请查看数据结构之数组和链表(Java语言描述)。 二、插入元素操作 在介绍插入元素之前,我先对数据进行进行节点实例化。首先,...

    一、链表的定义

    链表是数据结构中线性结构中最为重要的数据结构,关于Java链表的定义以及数据实例化,请查看数据结构之数组和链表(Java语言描述)

    二、插入元素操作

    在介绍插入元素之前,我先对数据进行进行节点实例化。首先,我们建立n1、n2和n3的三个节点,其中n1的后继节点是n2,现在我们想把n3插入其中。这样我们有三种插入方式:

    class ListNode{
    	int val;  //节点值
    	ListNode next; //后续节点使用
    	ListNode(int x){val=x;}
    }
    ListNode n1=ListNode(value1);
    ListNode n2=ListNode(value2);
    ListNode n3=ListNode(value3);
    n1.next=n2;
    

    1、在n1节点前插入(在链表头部插入)
    在节点头部插入信息可以使用下面命令就可以实现节点的插入。

    n3.next=n1;
    

    2、在n2节点后插入(在链表尾部插入)
    在节点尾部插入信息可以使用下面命令就可以实现节点的插入。

    n2.next=n3;
    n3.next=null;
    

    3、在n1和n2之间插入
    由于n1和n2是Java构建的对象,其本身就有一个指针,不会像C语言那样产生断链。但是为了能够更好的插入数据,我建议采取以下的插入方式:

    n3.next=n2;//先与后继数据建立联系
    n1.next=n3;//在和前继数据建立联系
    

    三、删除元素操作

    在介绍删除元素之前,我先对数据进行进行节点实例化。首先,我们建立n1、n2和n3的三个节点,其中n1的后继节点是n2,n2的后继节点是n3。下面我将介绍删除元素的操作

    class ListNode{
    	int val;  //节点值
    	ListNode next; //后续节点使用
    	ListNode(int x){val=x;}
    }
    ListNode n1=ListNode(value1);
    ListNode n2=ListNode(value2);
    ListNode n3=ListNode(value3);
    n1.next=n2;
    n2.next=n3;
    

    1、删除n1(删除头部元素)

    n1=null;//直接释放即可
    

    1、删除n3(删除尾部元素)

    n2.next=null;//n2的指针释放
    n3=null;//直接释放即可
    

    1、删除n2(删除中间元素)

    n1.next=n3;//修改n1的指针
    n2=null;//释放n2
    

    四、查找操作

    在链表中查找数据和在数组查找数据有些不同,我将介绍怎么在链表中查找数据,并返回其在第几位。

    public int search_value(ListNode l,int e){
    	for(int i=0;i<l.length;i++){
    		if(l.val==e)
    			return i+1;
    	}
    	return 0;
    }
    
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