Java如何編寫鏈表程式__Java

          最近在訓練ACM時用C語言編寫了很多的鏈表程式。因為最近在學java，於是便想編寫java的鏈表程式，結果遇到了很多困難。下面的這篇文章很好的概括了整個編寫的過程，值得收藏。

       1、單鏈表的建立和遍曆

　　2、求單鏈表中節點的個數

　　3、尋找單鏈表中的倒數第k個結點（劍指offer，題15）

　　4、尋找單鏈表中的中間結點

　　5、合并兩個有序的單鏈表，合并之後的鏈表依然有序【出現頻率高】（劍指offer，題17）

　　6、單鏈表的反轉【出現頻率最高】（劍指offer，題16）

       7、刪除單鏈表中的重複元素

　　8、從尾到頭列印單鏈表（劍指offer，題5）

　　9、判斷單鏈表是否有環

　　10、取出有環鏈表中，環的長度

　　11、單鏈表中，取出環的起始點（劍指offer，題56）。本題需利用上面的第8題和第9題。

　　12、判斷兩個單鏈表相交的第一個交點（劍指offer，題37）

1、單鏈表的建立和遍曆：

public class LinkList{public Node head;public Node current;//方法：向鏈表中添加資料public void add(int data){//判斷鏈表為空白的時候if(head == null) {//如果頭結點為空白，說明這個鏈表還沒有建立，那就把新的結點賦給頭結點head= new Node(data);current = head;}else{//建立新的結點，放在當前節點的後面（把新的結點合鏈表進行關聯）current.next = new Node(data);//把鏈表的當前索引向後移動一位current = current.next; //此步操作完成之後，current結點指向新添加的那個結點}} //方法：遍曆鏈表（列印輸出鏈表。方法的參數表示從節點node開始進行遍曆public void print(Node node) {if(node == null){return;} current = node;while(current != null) {System.out.println(current.data);current = current.next;}} class Node {//註：此處的兩個成員變數許可權不能為private，因為private的許可權是僅對本類訪問。int data;//資料域Node next;//指標域 public Node(int data) {this.data = data;}}  public static void main(String[] args) {LinkList list = new LinkList();//向LinkList中添加資料for(int i = 0; i < 10; i++) {list.add(i);        }                        list.print(list.head);//從head節點開始遍曆輸出}}

上方代碼中，這裡面的Node節點採用的是內部類來表示（60行）。使用內部類的最大好處是可以和外部類進行私人操作的互相訪問。

註：內部類訪問的特點是：內部類可以直接存取外部類的成員，包括私人；外部類要訪問內部類的成員，必須先建立對象。

為了方便添加和遍曆的操作，在LinkList類中添加一個成員變數current，用來表示當前節點的索引（05行）。

這裡面的遍曆鏈表的方法（36行）中，參數node表示從node節點開始遍曆，不一定要從head節點遍曆。

 

2、求單鏈表中節點的個數：

注意檢查鏈表是否為空白。時間複雜度為O（n）。這個比較簡單。

核心代碼：

//方法：擷取單鏈表的長度public int getLength(Node head) {if(head == null){return 0;}int length = 0;Node current = head;while(current != null){length++;current = current.next;}return length;}

3、尋找單鏈表中的倒數第k個結點：

3.1  普通思路：

先將整個鏈表從頭到尾遍曆一次，計算出鏈表的長度size，得到鏈表的長度之後，就好辦了，直接輸出第(size-k)個節點就可以了（注意鏈表為空白，k為0，k為1，k大於鏈表中節點個數時的情況

）。時間複雜度為O（n），大概思路如下：

public int findLastNode(int index){ //index代表的是倒數第index的那個結點//第一次遍曆，得到鏈表的長度sizeif(head == null){return-1;}int size=0;current = head;while(current!= null){size++;current = current.next;}//第二次遍曆，輸出倒數第index個結點的資料current = head;for(int i = 0;i < size - index; i++) {current = current.next;}return current.data;}

如果面試官不允許你遍曆鏈表的長度，該怎麼做呢。接下來就是。

 3.2  改進思路：（這種思路在其他題目中也有應用）

     這裡需要聲明兩個指標：即兩個結點型的變數first和second，首先讓first和second都指向第一個結點，然後讓second結點往後挪k-1個位置，此時first和second就間隔了k-1個位置，然後整體向後移動這兩個節點，直到second節點走到最後一個結點的時候，此時first節點所指向的位置就是倒數第k個節點的位置。時間複雜度為O（n）

代碼實現：（初版）

public Node findLastNode(Node head, int index){if(head == null){return null;} Node first = head;Node second = head;//讓second結點往後挪index個位置for(int i= 0;i < index; i++) {second = second.next;} //讓first和second結點整體向後移動，直到second結點為Nullwhile(second != null){first = first.next;second = second.next;} //當second結點為空白的時候，此時first指向的結點就是我們要找的結點return first;} 

代碼實現：（最終版）（考慮k大於鏈表中結點個數時的情況時，拋出異常）

上面的代碼中，看似已經實現了功能，其實還不夠健壯:

　　要注意k等於0的情況；

　　如果k大於鏈表中節點個數時，就會報null 指標異常，所以這裡需要做一下判斷。

核心代碼如下：

 

public Node findLastNode(Node head, int k){        if(k == 0|| head == null) {            return null;        }            Node first = head;        Node second = head;            //讓second結點往後挪k-1個位置        for(int i = 0; i < k - 1; i++) {            System.out.println("i的值是"+ i);            second = second.next;            if(second == null) { //說明k的值已經大於鏈表的長度了                //throw              new NullPointerException("鏈表的長度小於" + k); //我們自己拋出異常，給使用者以提示                return null;            }        }          //讓first結點向後挪k-1個位置    for(int i=0; i < k-1;i++) {        first=first.next;        }        return first;//返回此時first的值即為要找點的值}

4、尋找單鏈表中的中間結點：

同樣，面試官不允許你算出鏈表的長度，該怎麼做呢。

思路：

    和上面的第2節一樣，也是設定兩個指標first和second，只不過這裡是，兩個指標同時向前走，second指標每次走兩步，first指標每次走一步，直到second指標走到最後一個結點時，此時first指標所指的結點就是中間結點。注意鏈表為空白，鏈表結點個數為1和2的情況。時間複雜度為O（n）。

代碼實現：

//方法：尋找鏈表的中間結點public Node findMidNode(Node head) { if(head == null) {return null;}Node first = head;Node second = head;//每次移動時，讓second結點移動兩位，first結點移動一位while(second != null&& second.next != null) {first = first.next;second = second.next.next;}//直到second結點移動到null時，此時first指標指向的位置就是中間結點的位置return first;}

 

上方代碼中，當n為偶數時，得到的中間結點是第n/2 + 1個結點。比如鏈表有6個節點時，得到的是第4個節點。

 

5、合并兩個有序的單鏈表，合并之後的鏈表依然有序：

    這道題經常被各公司考察。

例如：

鏈表1：

　　1->2->3->4

鏈表2：

　　2->3->4->5

合并後：

　　1->2->2->3->3->4->4->5

解題思路：

　　挨著比較鏈表1和鏈表2。

　　這個類似于歸並排序。尤其要注意兩個鏈表都為空白、和其中一個為空白的情況。只需要O (1) 的空間。時間複雜度為O (max(len1,len2))

代碼實現：

//兩個參數代表的是兩個鏈表的頭結點public Node mergeLinkList(Node head1, Node head2) { if(head1 == null&& head2 == null) { //如果兩個鏈表都為空白return null;}if(head1 == null) {return head2;}if(head2 == null) {return head1;} Node head; //新鏈表的頭結點Node current; //current結點指向新鏈表// 一開始，我們讓current結點指向head1和head2中較小的資料，得到head結點if(head1.data < head2.data) {head = head1;current = head1;head1 = head1.next;}else{head = head2;current = head2;head2 = head2.next;} while(head1 != null && head2 != null) {if(head1.data < head2.data) {current.next = head1; //新鏈表中，current指標的下一個結點對應較小的那個資料current = current.next; //current指標下移head1 = head1.next;}else{current.next = head2;current = current.next;head2 = head2.next;}}  //合并剩餘的元素if(head1 != null) { //說明鏈表2遍曆完了，是空的current.next = head1;} if(head2 != null) { //說明鏈表1遍曆完了，是空的current.next = head2;} return head;} 

代碼測試：

public static void main(String[] args) {LinkList list1 = newLinkList();LinkList list2 = newLinkList();//向LinkList中添加資料for(int i = 0; i < 4; i++) {list1.add(i);} for(int i = 3; i < 8; i++) {list2.add(i);} LinkList list3 = newLinkList();list3.head = list3.mergeLinkList(list1.head, list2.head); //將list1和list2合并，存放到list3中list3.print(list3.head);// 從head節點開始遍曆輸出} 

上方代碼中用到的add方法和print方法和第1小節中是一致的。

6、單鏈表的反轉：

 public static Node reverse(Node head)      {          if (null == head)          {             return null;         }          Node pre = head;          Node cur = head.next;          Node next;          while (null != cur)          {              next = cur.next;              cur.next=pre;              pre = cur;              cur = next;          }            // 將原鏈表的前端節點的下一個節點置為null，再將反轉後的前端節點賦給head          head.next=null;          return pre;    }  }

6、刪除單鏈表中的重複元素：

public static int deleteDupsNew(Node head) {      if (head == null) return 0;      Node current = head;    int x=0;    while(current != null){          Node runner = current;          while (runner.next != null){              if(runner.next.data == current.data){                  runner.next = runner.next.next;                x++;            }              else{                  runner = runner.next;              }          }          current = current.next;      }    return x;}