H5W3
当前位置:H5W3 > 其他技术问题 > 正文

顺序查找的锁式存储点–广义表

Java之线性表的链式存储——单链表

我们都知道,线性表的存储结构分为两种,顺序存储结构和链式存储结构,线性表的分类可以参考下图来学习记忆。今天我们主要来学习一下链式存储结构。

顺序查找的锁式存储点--广义表

一、链式存储介绍

“链式存储结构,地址可以连续也可以不连续的存储单元存储数据元素”——来自定义。

其实,你可以想象这样一个场景,你想找一个人(他的名字叫小谭),于是你首先去问 A , A 说他不知道,但是他说 B 可能知道,并告诉了你 B 在哪里,于是你找到 B ,B 说他不知道,但是他说 C 可能知道,并告诉了你 C 的地址,于是你去找到 C ,C 真的知道小谭在何处。

上面场景其实可以帮助我们去理解链表,其实每一个链表都包含多个节点,节点又包含两个部分,一个是数据域(储存节点含有的信息),一个是指针域(储存下一个节点或者上一个节点的地址),而这个指针域就相当于你去问B,B知道C的地址,这个指针域就是存放的 C 的地址。

链表下面其实又细分了3种:单链表、双向链表和循环链表。今天我们先讲单链表。

二、单链表介绍

什么是单链表呢?单链表就是每一个节点只有一个指针域的链表。如下图所示,就是一个带头节点的单链表。下面我们需要知道什么是头指针,头节点和首元节点。

顺序查找的锁式存储点--广义表

头指针:指向链表节点的第一个节点的指针

头节点:指在链表的首元节点之前附设的一个节点

首元节点:指在链表中存储第一个实际数据元素的节点(比如上图的 a1 节点)

三、单链表的创建

单链表的创建有两种方式,分别是头插法和尾插法。

1、头插法

头插法,顾名思义就是把新元素插入到头部的位置,每次新加的元素都作为链表的第一个节点。那么头插入法在Java中怎么实现呢。首先我们需要定义一个节点,如下

public class ListNode {
public int val; //数据域
public ListNode next;//指针域
}

然后我们就创建一个头指针(不带头节点)

//元素个数
int n = 5;
//创建一个头指针
ListNode headNode = new ListNode();
//头插入法
headNode= createHead(headNode, n);

然后创建一个私有方法去实现头插法,这里我们插入5个新元素,头插入的核心是要先断开首元节点和头指针的连接,也就是需要先将原来首元节点的地址存放到新节点的指针域里,也就是 newNode.next = headNode.next,然后再让头指针指向新的节点 headNode.next = newNode,这两步是头插入的核心,一定要理解。

/**
* 头插法
* 新的节点放在头节点的后面,之前的就放在新节点的后面
* @param headNode 头指针
* @return
*/
private static ListNode createHead(ListNode headNode, int n) {
//插入5个新节点
for (int i = 1; i <= n; i++) {
ListNode newNode = new ListNode();
newNode.val = i;
//将之前的所有节点指向新的节点(也就是新节点指向之前的所有节点)
newNode.next = headNode.next;
//将头指针指向新的节点
headNode.next = newNode;
}
return headNode;
}

最后我把链表打印输出一下(其实也是单链表的遍历),判断条件就是只有当指针域为空的时候才是最后一个节点。

private static void printLinkedList(ListNode headNode) {
int countNode = 0;
while (headNode.next != null){
countNode++;
System.out.println(headNode.next.val);
headNode = headNode.next;
}
System.out.println("该单链表的节点总数:" +countNode);
}

最后的输出结果显然是逆序,因为没一个新的元素都是从头部插入的,自然第一个就是最后一个,最后一个就是第一个:

顺序查找的锁式存储点--广义表

2、尾插法

尾插法,顾名思义就是把新元素插入到尾部的位置(也就是最后一个位置),每次新加的元素都作为链表的第最后节点。那么尾插法在 Java 中怎么实现呢,这里还是采用不带头节点的实现方式,头节点和头指针和头插入的实现方式一样,这里我就直接将如何实现:

/**
* 尾插法
* 找到链表的末尾结点,把新添加的数据作为末尾结点的后续结点
* @param headNode
*/
private static ListNode createByTail(ListNode headNode, int n) {
//让尾指针也指向头指针
ListNode tailNode = headNode;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
ListNode newNode = new ListNode();
newNode.val = i;
newNode.next = null;
//插入到链表尾部
tailNode.next = newNode;
//指向新的尾节点,tailer永远存储最后一个节点的地址
tailNode = newNode;
}
return headNode;
}

和头插入不同的是,我们需要声明一个尾指针来辅助我们实现,最开始,尾指针指向头指针,每插入一个元素,尾指针就后移一下,这里我们来讲一下原理:每次往末尾新加一个节点,我们就需要把原来的连接断开,那怎么断开呢,我们首先需要让尾指针指向新的节点,也就是 tailNode.next = newNode; 然后再让尾指针后移一个位置,让尾指针指向最后一个节点。也就是尾指针始终指向最后一个节点,最后将头指针返回,输出最后结果:

顺序查找的锁式存储点--广义表

四、单链表的删除

既然单链表创建好了,怎么在链表里面删除元素呢,单链表的删除,我分为了两种情况删除,分别是删除第i个节点和删除指定元素的节点。

1、删除第i个节点

顺序查找的锁式存储点--广义表

顺序查找的锁式存储点--广义表

我们可以先来理一下思路:在单链表里,节点与节点之间都是通过指针域链接起来的,所以如果我们想实现删除的操作,实际上是需要我们去改变相应指针域对应得地址的。当想去删除第i个元素的时候,比如要删除上图的第3个元素(也就是3),实际上我们要做的就是要让2号元素指向4号元素(其实就是需要修改2号元素的指针域,让2号元素的指针域存储4号元素)。那么怎么做才能实现这一步呢?很显然,要实现这个步骤,我们必须要找到4号元素和2号元素,但是再仔细想一下,其实我们只需要找到2号元素就可以了,因为4号元素的地址存储再2号的下一个元素的指针域里面。

所以综上所述分析我们可以得出删除的两个核心步骤:

1.删除第i个节点,需要先找到第 i-1 个个节点,也就是第i个节点的前一个节点;

2.然后让第 i-1 个节点指向第 i-1 个节点的下下个节点

下面的代码具体实现了怎么删除第i个元素。

/**
* 删除第i个节点
* 1,2 4,4,5
* 删除之后应该是1,2,4,5
* @param headNode
* @param index
* @return
*/
public static ListNode deleteNodeByIndex(ListNode headNode, int index) {
int count = 1;
//将引用给它
ListNode preNode = headNode;
//看计数器是不是到了i-1,如果到了i-1,就找到了第i-1个节点
while (preNode.next != null && count <= index -1){
//寻找要删除的当前节点的前一个节点
count++;
preNode = preNode.next;
}
if (preNode != null){
preNode.next = preNode.next.next;
}
return headNode;
}

2、删除指定元素的那个节点

删除指定元素节点的实现方法有两种,第一种就是先找到指定元素对应的链表的位置( index ),然后再按照删除第 i 个节点的思路删除即可。实现方法如下图所示:

/**
* 删除链表指定数值的节点
* @param headNode
* @param val
* @return
*/
private static ListNode deleteNodeByNum(ListNode headNode, int val) {
ListNode deleteOne = headNode;
int countByDeleteOne = 1;
while (deleteOne.next != null){
if (deleteOne.next.val == val){
deleteOne = deleteOne.next;
break;
}
countByDeleteOne ++;
deleteOne = deleteOne.next;
}
return deleteNodeByIndex(headNode, countByDeleteOne);
}

第二种方法的实现就很精妙(前提是此节点不是尾节点)

public void deleteNode(ListNode node) {
//删除node即通过将后面的值赋给node,然后更改node的指针指向下下一个结点即可
node.val = node.next.val;
node.next = node.next.next;
}

五、单链表的查询(及修改)

单链表的查询实现很简单,就是遍历当前单链表,然后用一个计数器累加到当前下标,那么当前的这个节点就是要查询的那个节点,然后再返回即可,当然需要判断传过来的这个下标是否合法。当然如果需要修改,就需要把当前找到的节点的数据域重新赋上需要修改的值即可,这里就不上代码了。具体实现如下:

private static ListNode searchLinkedList(ListNode headNode, int index) {
//如果下标是不合法的下标就表示找不到
if (index < 1 || index > getLinkedListLength(headNode)){
return null;
}
for (int i = 0; i < index; i++) {
headNode = headNode.next;
}
return headNode;
}

获取单链表的长度(注意我这里定义的 headNode 是头指针不是头节点)

/**
* 求单链表长度
* @param headNode
* @return
*/
private static int getLinkedListLength(ListNode headNode) {
int countNode = 0;
while (headNode.next != null){
countNode++;
headNode = headNode.next;
}
return countNode;
}

六、小结

单链表的相关操作就讲解完了,其实通过上面对单链表的相关操作,我们不难发现,单链表的删除和插入其实很方便,只需要改变指针的指向就可以完成,但是查找元素的时候就比较麻烦,因为在查找的时候,需要把整个链表从头到尾遍历一次。


公众号:良许Linux

顺序查找的锁式存储点--广义表

有收获?希望老铁们来个三连击,给更多的人看到这篇文章

未经允许不得转载:H5W3 » 顺序查找的锁式存储点–广义表

赞 (0)

评论 0

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址