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算法练习（链表）

article 2025/3/17 22:28:36

链表

链表的分类

单向链表，双向链表
带头链表，不带头链表
循环的，非循环的

链表的结构

在这里插入图片描述
图中所示的为链表的一个节点，value是这个节点的所存储的数据值，next为下一节点的地址。

代码实现链表

1.创建节点类

节点由val域(数据域)，以及next域(指针域)组成，对于next域，其是引用类型，存放下一个节点的地址，故

//ListNode代表一个节点
class ListNode{
    public int val;
    public ListNode next;
 
    //构造函数
    public ListNode(int a){
        this.val = a;
    }
}

用public ListNode next来创建next。
同时设置构造函数，方便对val进行初始化。

2.创建链表

方法一：枚举法（简单）

public class MyLinkedList {
    public ListNode head;//链表的头
    public void creatList(){
        ListNode listNode1 = new ListNode(11);
        ListNode listNode2 = new ListNode(22);
        ListNode listNode3 = new ListNode(33);
        ListNode listNode4 = new ListNode(44);
        ListNode listNode5 = new ListNode(55);
        this.head = listNode1;
        listNode1.next = listNode2;
        listNode2.next = listNode3;
        listNode3.next = listNode4;
        listNode4.next = listNode5;
    }
}

直接进行val的赋值以及对next的初始化。
注意：不用对最后一个节点的next进行赋值，因为next是引用类型，不赋值则默认为null。

方法二：头插法 public void addFirst(int data)

头插法是指在链表的头节点的位置插入一个新节点，定义一个node表示该节点，然后就是对node的next进行赋值，用node.next = this.head即可完成（注意：head应指向新节点）

public void addFirst(int data){
    ListNode node = new ListNode(data);
    node.next = this.head;
    this.head = node;
}

方法三：尾插法public void addLast(int data)

尾插法是指在链表的尾节点的位置插入一个新节点，定义一个node表示该节点，然后就是对原来最后一个节点的next进行赋值，先将head移动至原来最后一个节点，用head.next = node进行赋值（注意，如果链表不为空，需要定义cur来代替head）

public void addLast(int data){
    ListNode node = new ListNode(data);
    if(this.head == null){
       this.head = node;
    }else {
    	ListNode cur = this.head;
        while(cur.next != null){
            cur = cur.next;
        }
          cur.next = node;
    }
}

3.打印链表：public void display()

认识了链表的结构，可以知道，节点与节点之间通过next产生联系。已将创建了head，即头节点的地址，通过head的移动来实现链表的打印。
注意：为了使head一直存在且有意义，我们在display()函数中定义一个cur：ListNode cur = this.head;来替代head。
对于head的移动，可用head = head.next来实现。

public void display(){
   ListNode cur = this.head;
   while(cur != null){
       System.out.print(cur.val+" ");
       cur = cur.next;
   }
   System.out.println();
}

4.查找是否包含关键字key是否在单链表当中：public boolean contains(int key)

查找key，可以利用head移动，实现对于key的查找（注意：同样要定义一个cur来代替head）

public boolean contains(int key){
  ListNode cur = this.head;
  while(cur != null){
  if(cur.val == key){
      return true;
  }
  cur = cur.next;
  }
  return false;
}

5.得到单链表的长度：public int Size()

定义计数器count = 0，通过head的移动来判断链表长度（注意：同样要定义一个cur来代替head）

public int Size(){
   int count = 0;
   ListNode cur = this.head;
   while(cur != null){
       count++;
       cur = cur.next;
   }
   return count;
}

6.任意位置插入,第一个数据节点为0号下标：public boolean addIndex(int index,int data)

比如，把一个值为1314，地址是0x520（设为node引用）的节点，即val域值为1314，next域为null，地址是520，将该节点插入至3号位置
在这里插入图片描述经过分析，需要将head先移至2号位置（注意：用cur代替head，防止head丢失），然后
node.next = cur.next使该节点的next域改为下一节点的地址，再cur.next = node.next使前一节点的next域改为该节点的地址。

public void addIndex(int index,int data){
    if(index < 0 ||index > Size()){   //对index位置的合法性进行判断
        return;
    }
    if(index == 0){          //相当于头插法
        addFirst(data);
        return;
    }
    if(index = Size()){      //相当于尾插法
        addLast(data);
        return;
    }
    ListNode cur = findIndex(index);//找到index位置前一位置的地址
    ListNode node = new ListNode(data);//初始化node
    node.next = cur.next;
    cur.next = node;
}

7.删除第一次出现关键字为key的节点：public void remove(int key)

对于删除第一次出现的key值的节点，若不是头节点，我们只需将key值对应的节点的前一节点的next的域改为key值对应的节点的next域即可。
对于头节点，直接head = head.next即可。
对于key值对应的节点的前一节点，我们可以写一个函数来找到它，方便后续的代码书写。

//找到key的前驱（前一节点）
public ListNode searchPrev(int key){
ListNode cur = this.head;
while(cur.next != null){
    if(cur.next.val == key){
        return cur;
    }
    cur = cur.next;
}
return null;
}
//删除第一次出现关键字为key的节点
public void remove(int key){
    if(this.head == null){
        return;
    }
    if(this.head.val == key){
        this.head = this.head.next;
        return;
    }
    ListNode cur = searchPrev(key);
    if(cur == null){
        return;             //没有要删除的节点
    }
    ListNode del = cur.next;//定义要删除的节点
    cur.next = del.next;
}

8.删除所有值为key的节点：public void removeAllKey(int key)

若要删除所有值为key的节点，其实我们只需多次调用上面所写的remove函数即可完成，但是，
若要达到面试难度，那么要求就是遍历一遍链表，删除所有值为key的节点。
情况一:key连续,如下(1,2,3节点)
在这里插入图片描述
情况二:key不连续,如下(1,3节点)

public ListNode removeAllKey(int key){
if(this.head = null){
    return null;
}
ListNode prev = this.head;
ListNode cur = this.head.next;
while(cur != null){
    if(cur.val == key){
        prev.next = cur.next;
        cur = cur.next;
    }else {
        prev = cur;
        cur = cur.next;
    }
}
if(this.head.val == key){
    this.head = this.head.next;
}
return this.head;
}

9.清空链表：public void clear()

1.简单粗暴的方法：将头节点置为空head = null；即可
2.细腻温柔的做法：将每一个节点都置为空

public void clear(){
    while(this.head != null){
        ListNode curNext = this.head.next;
        this.head.next = null;
        this.head = curNext;
    }
}