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图解Java数据结构之单链表

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图解Java数据结构之单链表

本篇文章介绍数据结构中的单链表。

链表(Linked List)介绍

链表可分为三类：

单链表
双向链表
循环列表

下面具体分析三个链表的应用。

单链表

链表是有序的列表，它在内存中存储方式如下：

虽然链表是有序列表，但是其元素并不是连续存储的。我们从图中可以看出，a1的next域为110，而地址为110的元素为a2；a2的next域为180，而地址为180的元素为a3，以此类推。
综上所述：

链表是以节点的方式来存储的
每个节点包含data域(存储数据)，next域(指向下一个节点)
链表的各个节点不一定是连续存储的

对单链表的概念和特点有所了解之后，我们通过一个案例来感受一下单链表的魅力所在。
需求：使用带head头节点的单向链表实现——水浒英雄排行榜管理，完成对英雄人物的增删改查操作。

根据该示意图，我们可以得出创建单链表的具体过程：

先创建一个head头节点，不存储数据，作用就是表示单链表的头
后面每添加一个节点，就直接加入到链表的末尾

分析过后，我们用代码实现：

//定义SingleLinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList {// 初始化一个头节点 不存放具体数据private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");// 添加节点到单向链表public void add(HeroNode heroNode) {// 当不考虑编号的顺序时:// 1、找到当前链表的最后节点// 2、将最后这个节点的next域指向新的节点即可// 因为head头节点不能动，因此我们需要一个辅助节点tempHeroNode temp = head;// 遍历链表，找到尾节点while (true) {// 找到链表的尾节点if ( == null) {break;}// 如果不是尾节点，将temp后移temp = ;}// 循环结束后，temp指向的是尾节点 = heroNode;// 将next域指向新节点}// 显示链表public void list() {// 判断链表是否为空if ( == null) {System.out.println("链表为空");return;}// 创建一个辅助节点HeroNode temp = ;while (true) {// 判断是否到了链表末尾if (temp == null) {break;}// 输出节点信息System.out.println(temp);// 将temp后移temp = ;}}
}//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) { = no;this.name = name;this.nickname = nickname;}@Overridepublic String toString() {return "HeroNode [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]";}
}

这样链表就编写完毕了，接下来编写测试代码：

	public static void main(String[] args) {// 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");// 创建链表SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();// 加入链表singleLinkedList.add(hero1);singleLinkedList.add(hero2);singleLinkedList.add(hero3);singleLinkedList.add(hero4);// 显示链表singleLinkedList.list();}

运行结果：

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]

现在这个程序虽然可以创建链表，但是它并不能保证元素按照编号进行排序，它只是按照添加的顺序进行创建的。
那么如何使英雄在添加进链表的时候始终按照排名添加呢？
我们来分析一下：

首先要找到新添加的节点位置，通过一个辅助节点
让新节点的next等于辅助节点的next，因为辅助节点已经找到了要添加的位置，所以将辅助节点的next赋给新节点的next即可
将新节点的赋值给辅助节点的next

下面是代码实现：

//定义SingleLinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList {// 初始化一个头节点 不存放具体数据private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");// 第二种添加方式，根据排名进行添加public void addByOrder(HeroNode heroNode) {// 创建辅助节点帮助找到添加的位置// 因为是单链表，因此辅助节点的位置应该是添加位置的前一个节点HeroNode temp = head;boolean flag = false;// 标识英雄的编号是否存在while (true) {if ( == null) {// 此时temp已经在链表末尾break;}if ( > ) {// 位置找到，就在temp的后面break;} else if ( == ) {// 编号已存在flag = true;break;}temp = ;// 将temp后移}// 循环结束后，判断flagif (flag) {// 编号存在，不能添加System.out.println("准备插入的英雄编号" +  + "重复，不能加入");} else {// 插入到链表中 = ; = heroNode;}}// 显示链表public void list() {// 判断链表是否为空if ( == null) {System.out.println("链表为空");return;}// 创建一个辅助节点HeroNode temp = ;while (true) {// 判断是否到了链表末尾if (temp == null) {break;}// 输出节点信息System.out.println(temp);// 将temp后移temp = ;}}
}

编写测试代码：

public static void main(String[] args) {// 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");// 创建链表SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();// 加入链表singleLinkedList.addByOrder(hero1);singleLinkedList.addByOrder(hero3);singleLinkedList.addByOrder(hero4);singleLinkedList.addByOrder(hero2);// 显示链表singleLinkedList.list();}

运行效果：

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]

此时即使添加顺序不正确，在插入后链表依然将英雄排名进行了排序，这是在插入的时候就已经完成了排序。

单链表节点的修改

通过上面的分析和实践，我们已经知道如何去创建一个单链表，那么如何对单链表的节点修改呢？

// 修改节点的信息，根据no编号来修改public void update(HeroNode newHeroNode) {// 根据newHeroNode的编号进行修改// 判断链表是否为空if (head == null) {System.out.println("链表为空");return;}// 找到需要修改的节点// 定义辅助节点HeroNode temp = ;boolean flag = false;// 表示是否找到该节点while (true) {if (temp == null) {break;// 链表遍历结束}if ( == ) {// 找到需要修改的节点flag = true;break;}temp = ;// 将temp后移}// 根据flag判断是否已经找到要修改的节点if (flag) {temp.name = newHeroNode.name;temp.nickname = newHeroNode.nickname;} else {// 没有找到节点System.out.println("没有找到");}}

修改的实现相对来说就非常简单了。
下面测试一下：

	public static void main(String[] args) {// 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");// 创建链表SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();singleLinkedList.addByOrder(hero1);singleLinkedList.addByOrder(hero3);singleLinkedList.addByOrder(hero4);singleLinkedList.addByOrder(hero2);//修改节点HeroNode newHeroNode = new HeroNode(2, "小卢","~玉麒麟~");singleLinkedList.update(newHeroNode);// 显示链表singleLinkedList.list();}

运行结果：

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]

编号为2的英雄信息就被修改过来了。

单链表节点的删除

接下来是最后一个操作，删除。
首先分析一下：

先找到需要删除节点的前一个节点，通过一个辅助节点temp
被删除的节点将不会有其它引用指向，会被垃圾回收器回收

接下来是代码实现：

	// 删除节点public void delete(int no) {// 定义辅助节点HeroNode temp = head;boolean flag = false;// 是否找到待删除节点的前一个节点while (true) {if ( == null) {// 遍历结束break;}if ( == no) {// 找到flag = true;break;}temp = ;// 将temp后移}// 判断flagif (flag) {// 找到// 可以删除 = ;} else {// 未找到System.out.println("要删除的节点不存在");}}

测试代码：

	public static void main(String[] args) {// 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");// 创建链表SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();singleLinkedList.addByOrder(hero1);singleLinkedList.addByOrder(hero3);singleLinkedList.addByOrder(hero4);singleLinkedList.addByOrder(hero2);//删除节点singleLinkedList.delete(1);// 显示链表singleLinkedList.list();}

运行结果：

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]

宋江被成功删除。

到这里，关于单链表的增删改查操作就全部讲解结束。关于单链表操作的分析是至关重要的，如果无法分析出来，无法理解这一过程，那么你将很难写出代码实现。

图解Java数据结构之单链表