Java如何编写链表程序

       最近在训练ACM时用C语言编写了很多的链表程序。因为最近在学java，于是便想编写java的链表程序，结果遇到了很多困难。下面的这篇文章很好的概括了整个编写的过程，值得收藏。

       1、单链表的创建和遍历

　　2、求单链表中节点的个数

　　3、查找单链表中的倒数第k个结点（剑指offer，题15）

　　4、查找单链表中的中间结点

　　5、合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序【出现频率高】（剑指offer，题17）

　　6、单链表的反转【出现频率最高】（剑指offer，题16）

       7、删除单链表中的重复元素

　　8、从尾到头打印单链表（剑指offer，题5）

　　9、判断单链表是否有环

　　10、取出有环链表中，环的长度

　　11、单链表中，取出环的起始点（剑指offer，题56）。本题需利用上面的第8题和第9题。

　　12、判断两个单链表相交的第一个交点（剑指offer，题37）

1、单链表的创建和遍历：

[java] view plain copy

1. public class LinkList{  
2.   
3.     public Node head;  
4.   
5.     public Node current;  
6.       
7.     //方法：向链表中添加数据  
8.     public void add(int data){  
9.   
10.         //判断链表为空的时候  
11.         if(head == null) {  
12.             //如果头结点为空，说明这个链表还没有创建，那就把新的结点赋给头结点  
13.   
14.             head= new Node(data);  
15.   
16.             current = head;  
17.         }  
18.           
19.         else{  
20.             //创建新的结点，放在当前节点的后面（把新的结点合链表进行关联）  
21.   
22.             current.next = new Node(data);  
23.   
24.             //把链表的当前索引向后移动一位  
25.   
26.             current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点  
27.   
28.         }  
29.   
30. }  
31.   
32.    
33.   
34. //方法：遍历链表（打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历  
35.   
36.     public void print(Node node) {  
37.   
38.         if(node == null){  
39.               
40.             return;  
41.           
42.         }  
43.   
44.    
45.   
46.         current = node;  
47.   
48.         while(current != null) {  
49.   
50.             System.out.println(current.data);     
51.   
52.             current = current.next;  
53.   
54.         }  
55.   
56.     }  
57.   
58.    
59.   
60.     class Node {  
61.   
62.         //注：此处的两个成员变量权限不能为private，因为private的权限是仅对本类访问。  
63.   
64.         int data;//数据域  
65.   
66.         Node next;//指针域  
67.   
68.    
69.   
70.         public Node(int data) {  
71.           
72.             this.data = data;  
73.           
74.         }  
75.           
76.     }  
77.   
78.    
79.   
80.    
81.   
82.         public static void main(String[] args) {  
83.           
84.             LinkList list = new LinkList();//向LinkList中添加数据  
85.           
86.                 for(int i = 0; i < 10; i++) {  
87.                   
88.                     list.add(i);  
89.                   
90.                 }  
91.                           
92.                 list.print(list.head);//从head节点开始遍历输出  
93.       
94.     }  
95.       
96. }  

上方代码中，这里面的Node节点采用的是内部类来表示（60行）。使用内部类的最大好处是可以和外部类进行私有操作的互相访问。

注：内部类访问的特点是：内部类可以直接访问外部类的成员，包括私有；外部类要访问内部类的成员，必须先创建对象。

为了方便添加和遍历的操作，在LinkList类中添加一个成员变量current，用来表示当前节点的索引（05行）。

这里面的遍历链表的方法（36行）中，参数node表示从node节点开始遍历，不一定要从head节点遍历。

 

2、求单链表中节点的个数：

注意检查链表是否为空。时间复杂度为O（n）。这个比较简单。

核心代码：

[java] view plain copy

1. //方法：获取单链表的长度  
2.   
3.     public int getLength(Node head) {  
4.   
5.         if(head == null){  
6.       
7.             return 0;  
8.       
9.         }  
10.   
11.   
12.         int length = 0;  
13.   
14.         Node current = head;  
15.   
16.         while(current != null){  
17.   
18.             length++;  
19.   
20.             current = current.next;  
21.   
22.         }  
23.   
24.   
25.         return length;  
26.   
27.     }  

3、查找单链表中的倒数第k个结点：

3.1  普通思路：

先将整个链表从头到尾遍历一次，计算出链表的长度size，得到链表的长度之后，就好办了，直接输出第(size-k)个节点就可以了（注意链表为空，k为0，k为1，k大于链表中节点个数时的情况

）。时间复杂度为O（n），大概思路如下：

[java] view plain copy

1. public int findLastNode(int index){ //index代表的是倒数第index的那个结点  
2.   
3.   
4.     //第一次遍历，得到链表的长度size  
5.   
6.     if(head == null){  
7.   
8.         return-1;  
9.   
10.     }  
11.   
12.     int size=0;  
13.   
14.     current = head;  
15.   
16.     while(current!= null){  
17.   
18.         size++;  
19.   
20.         current = current.next;  
21.   
22.     }  
23.   
24.   
25.   
26.     //第二次遍历，输出倒数第index个结点的数据  
27.   
28.     current = head;  
29.   
30.     for(int i = 0;i < size - index; i++) {  
31.   
32.         current = current.next;  
33.   
34.     }  
35.   
36.   
37.   
38.     return current.data;  
39.   
40. }  

如果面试官不允许你遍历链表的长度，该怎么做呢？接下来就是。

 3.2  改进思路：（这种思路在其他题目中也有应用）

     这里需要声明两个指针：即两个结点型的变量first和second，首先让first和second都指向第一个结点，然后让second结点往后挪k-1个位置，此时first和second就间隔了k-1个位置，然后整体向后移动这两个节点，直到second节点走到最后一个结点的时候，此时first节点所指向的位置就是倒数第k个节点的位置。时间复杂度为O（n）

代码实现：（初版）

[java] view plain copy

1. public Node findLastNode(Node head, int index){  
2.   
3.     if(head == null){  
4.   
5.         return null;  
6.   
7.     }  
8.   
9.    
10.   
11.     Node first = head;  
12.   
13.     Node second = head;  
14.   
15.     //让second结点往后挪index个位置  
16.   
17.     for(int i= 0;i < index; i++) {  
18.   
19.         second = second.next;  
20.   
21.     }  
22.   
23.    
24.   
25.     //让first和second结点整体向后移动，直到second结点为Null  
26.   
27.     while(second != null){  
28.   
29.         first = first.next;  
30.   
31.         second = second.next;  
32.   
33.     }  
34.   
35.    
36.   
37.     //当second结点为空的时候，此时first指向的结点就是我们要找的结点  
38.   
39.     return first;  
40.   
41. }  

代码实现：（最终版）（考虑k大于链表中结点个数时的情况时，抛出异常）

上面的代码中，看似已经实现了功能，其实还不够健壮:

　　要注意k等于0的情况；

　　如果k大于链表中节点个数时，就会报空指针异常，所以这里需要做一下判断。

核心代码如下：

 

[java] view plain copy

1. public Node findLastNode(Node head, int k){    
2.         
3.     if(k == 0|| head == null) {    
4.     
5.         return null;    
6.     
7.     }    
8.     
9.     
10.     
11.     Node first = head;    
12.     
13.     Node second = head;    
14.     
15.     
16.     
17.     //让second结点往后挪k-1个位置    
18.     
19.     for(int i = 0; i < k - 1; i++) {    
20.     
21.         System.out.println("i的值是"+ i);    
22.     
23.         second = second.next;    
24.     
25.         if(second == null) { //说明k的值已经大于链表的长度了    
26.     
27.             //throw    
28.             new NullPointerException("链表的长度小于" + k); //我们自己抛出异常，给用户以提示    
29.     
30.             return null;    
31.     
32.         }    
33.     
34.     }    
35.       
36.     //让first结点向后挪k-1个位置  
37.     for(int i=0; i < k-1;i++) {  
38.           
39.         first=first.next;  
40.       
41.     }  
42.       
43.     return first;//返回此时first的值即为要找点的值  
44.   
45. }  

4、查找单链表中的中间结点：

同样，面试官不允许你算出链表的长度，该怎么做呢？

思路：

    和上面的第2节一样，也是设置两个指针first和second，只不过这里是，两个指针同时向前走，second指针每次走两步，first指针每次走一步，直到second指针走到最后一个结点时，此时first指针所指的结点就是中间结点。注意链表为空，链表结点个数为1和2的情况。时间复杂度为O（n）。

代码实现：

[java] view plain copy

1. //方法：查找链表的中间结点  
2.   
3. public Node findMidNode(Node head) {  
4.    
5.   
6.     if(head == null) {  
7.   
8.         return null;  
9.   
10.     }  
11.   
12.     Node first = head;  
13.   
14.     Node second = head;  
15.   
16.     //每次移动时，让second结点移动两位，first结点移动一位  
17.   
18.     while(second != null&& second.next != null) {  
19.   
20.         first = first.next;  
21.   
22.         second = second.next.next;  
23.   
24.     }  
25.   
26.     //直到second结点移动到null时，此时first指针指向的位置就是中间结点的位置  
27.   
28.     return first;  
29.   
30. }  

 

上方代码中，当n为偶数时，得到的中间结点是第n/2 + 1个结点。比如链表有6个节点时，得到的是第4个节点。

 

5、合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序：

    这道题经常被各公司考察。

例如：

链表1：

　　1->2->3->4

链表2：

　　2->3->4->5

合并后：

　　1->2->2->3->3->4->4->5

解题思路：

　　挨着比较链表1和链表2。

　　这个类似于归并排序。尤其要注意两个链表都为空、和其中一个为空的情况。只需要O (1) 的空间。时间复杂度为O (max(len1,len2))

代码实现：

[java] view plain copy

1. //两个参数代表的是两个链表的头结点  
2.   
3. public Node mergeLinkList(Node head1, Node head2) {  
4.    
5.     if(head1 == null&& head2 == null) { //如果两个链表都为空  
6.   
7.         return null;  
8.   
9.     }  
10.   
11.     if(head1 == null) {  
12.   
13.         return head2;  
14.   
15.     }  
16.   
17.     if(head2 == null) {  
18.   
19.         return head1;  
20.   
21.     }  
22.   
23.    
24.   
25.     Node head; //新链表的头结点  
26.   
27.     Node current; //current结点指向新链表  
28.   
29.     // 一开始，我们让current结点指向head1和head2中较小的数据，得到head结点  
30.   
31.     if(head1.data < head2.data) {  
32.   
33.         head = head1;  
34.   
35.         current = head1;  
36.   
37.         head1 = head1.next;  
38.   
39.     }  
40.       
41.     else{  
42.   
43.         head = head2;  
44.   
45.         current = head2;  
46.   
47.         head2 = head2.next;  
48.   
49.     }  
50.   
51.    
52.   
53.     while(head1 != null && head2 != null) {  
54.   
55.         if(head1.data < head2.data) {  
56.   
57.             current.next = head1; //新链表中，current指针的下一个结点对应较小的那个数据  
58.   
59.             current = current.next; //current指针下移  
60.   
61.             head1 = head1.next;  
62.   
63.         }  
64.           
65.         else{  
66.   
67.             current.next = head2;  
68.   
69.             current = current.next;  
70.   
71.             head2 = head2.next;  
72.   
73.         }  
74.   
75.     }  
76.   
77.    
78.   
79.  //合并剩余的元素  
80.   
81.     if(head1 != null) { //说明链表2遍历完了，是空的  
82.   
83.         current.next = head1;  
84.   
85.     }  
86.   
87.    
88.   
89.     if(head2 != null) { //说明链表1遍历完了，是空的  
90.   
91.         current.next = head2;  
92.   
93.     }  
94.   
95.    
96.   
97.     return head;  
98.   
99. }  

代码测试：

[java] view plain copy

1. public static void main(String[] args) {  
2.   
3.         LinkList list1 = newLinkList();  
4.   
5.         LinkList list2 = newLinkList();  
6.   
7.         //向LinkList中添加数据  
8.   
9.         for(int i = 0; i < 4; i++) {  
10.   
11.             list1.add(i);  
12.   
13.         }  
14.   
15.                
16.   
17.         for(int i = 3; i < 8; i++) {  
18.   
19.             list2.add(i);  
20.   
21.         }  
22.   
23.                
24.         LinkList list3 = newLinkList();  
25.   
26.         list3.head = list3.mergeLinkList(list1.head, list2.head); //将list1和list2合并，存放到list3中  
27.   
28.         list3.print(list3.head);// 从head节点开始遍历输出  
29.   
30.     }  
31.    

上方代码中用到的add方法和print方法和第1小节中是一致的。

6、单链表的反转：

[java] view plain copy

1.      public static Node reverse(Node head)    
2.         {    
3.             if (null == head)    
4.             {    
5.                return null;   
6.             }    
7.             Node pre = head;    
8.             Node cur = head.next;    
9.             Node next;    
10.             while (null != cur)    
11.             {    
12.                 next = cur.next;    
13.                 cur.next=pre;    
14.                 pre = cur;    
15.                 cur = next;    
16.             }    
17.         
18.             // 将原链表的头节点的下一个节点置为null，再将反转后的头节点赋给head    
19.             head.next=null;    
20.             return pre;  
21.         }    
22.   
23. }  

6、删除单链表中的重复元素：

[java] view plain copy

1. public static int deleteDupsNew(Node head) {    
2.     if (head == null) return 0;    
3.     Node current = head;  
4.     int x=0;  
5.     while(current != null){    
6.         Node runner = current;    
7.         while (runner.next != null){    
8.             if(runner.next.data == current.data){    
9.                 runner.next = runner.next.next;  
10.                 x++;  
11.             }    
12.             else{    
13.                 runner = runner.next;    
14.             }    
15.         }    
16.         current = current.next;    
17.     }  
18.     return x;  
19. }