链表
来源：互联网 发布：java程序员工作职责 编辑：程序博客网 时间：2024/06/05 19:15
什么是链表
链表是一种用于存储数据集合的数据结构。链表有以下属性：
- 相邻元素之间通过指针连接
- 最后一个元素的后继指针值为null
- 在程序执行过程中，链表的长度可以增加或者缩小
- 链表的空间能够按需分配（直到系统内存耗尽）
- 没有内存空间的浪费（但是链表中的指针需要一些额外的内存开销）
链表抽象数据类型
链表抽象数据类型中的操作如下：
链表的主要操作
- 插入：插入元素到链表中
- 删除：移除并返回链表中指定位置的元素
链表的辅助操作： - 删除链表：移除链表中的所以元素（清空链表）
- 计数：返回链表中元素的个数
- 查找：寻找从链表表尾开始的第n个结点（node）
链表 VS 数组
数组：
- 整个数组所有的元素都存储在操作系统分配的一个内存块中。
- 通过使用特定元素的索引作为数组下标，可以在常数时间内访问数组元素。
数组优点：
- 简单且易用
- 访问元素块（常数时间）
数组的缺点：
- 大小固定：数组的大小是静态的（在使用前指定数组的大小）
- 分配一个连续空间块：数组初始分配空间时，有时无法分配能存储整个数组的内存空间（当数组规模太大时）
- 基于位置的插入操作实现复杂：如果要在数组中的给定位置插入元素，可能需要移动存储在数组中的其他元素，这样才能腾出指定的位置来放插入的新元素。如果在数组的开始位置插入元素，那么移动操作的开销将更大。
动态数组： 了解这种概念
动态数组是一种可随机存取且可自动调整大小的线性数据结构，能够添加或删除元素。
实现动态数组的一个简单方法是，首先初始化固定大小的数组。一旦数组存储满了，创建一个两倍于原始数组大小的新数组。同样，若数组中存储的元素个数小于数组大小的一半，则把数组大小减少一半。
链表的优点
- 常数时间内扩展
- 初始时只需要分配一个元素的存储空间
链表的缺点
- 访问单个元素的时间开销较大（数组是随机存取，即存取数组中任一元素的时间开销为O(1)，而链表最差为O(n)）
- 存储和检索数据的开销方面却有很大的不足。有时很难对链表操作。如果要删除最后一项，倒数第二项必须更改后继指针值为NULL。这需要从头遍历链表，找到倒数第二个结点的链接，并设置其后继指针为NULL
- 链表中的额外指针引用需要浪费内存
单向链表
链表通常是指单向链表，它包含多个结点，每个结点有一个指向后继元素的next指针。表中最后一个结点的next指针值为null，表示该链表的结束。
链表的类型声明：
public class ListNode { private int data; private ListNode next; public ListNode(int data){ this.data = data; } public int getData() { return data; } public void setData(int data) { this.data = data; } public ListNode getNext() { return next; } public void setNext(ListNode next) { this.next = next; }}1.链表的基本操作
- 遍历链表
- 在链表中插入一个元素
- 在链表中删除一个元素
2.链表的遍历
假设表头结点的指针指向链表中的第一个结点。遍历链表需完成以下步骤：
- 沿指针遍历
- 遍历时显示结点的内容（或计数）
- 当next指针的值为NULL时结束遍历
统计链表中结点的个数
int ListLength(ListNode headNode){ int length = 0; ListNode currentNode = headNode; while(currentNode != null){ length++; currentNode = currentNode.getNext(); } return length;}3.单向链表的插入
单向链表的插入操作可分为以下3中情况：
- 在链表的表头前插入一个新结点（链表开始处）
- 在链表的表尾后插入一个新结点（链表结尾处）
- 在链表的中间插入一个新结点（随机位置）
3.1在单向链表的开头插入结点
- 更新新节点next指针，使其指向当前的表头结点
- 更新表头指针的值，使其指向新结点
3.2在单向链表的结尾插入结点
- 新结点的next指针指向NULL
- 最后一个结点的next指针指向新结点
3.3在单向链表的中间插入结点
- 如果要在位置3增加一个元素，则需要将指针定位于链表的位置2.即需要从表头开始进过两个结点，然后插入新结点。为了简单起见，假如第二个结点为位置结点，新结点的next指针指向位置结点的下一个结点
- 位置结点的next指针指向新结点
public ListNode InsertInLinkedList(ListNode headNode,ListNode nodeToInsert,int position){ if(headNode == null){//如果链表为空，插入操作：返回要插入的结点 return nodeToInsert; } int size = ListLength(headNode); if(position > size+1 || position < 1){ System.out.println("Position of node to insert is invalid.The valid inputs are 1 to"+(size+1)); return headNode; } if(position == 1){//在链表开头插入 nodeToInsert.setNext(headNode); return nodeToInsert; }else{//在链表中间或末尾插入 ListNode previousNode = headNode; int count = 1; while(count < position-1){ previousNode = previousNode.getNext(); count++; } ListNode currentNode = previousNode.getNext(); nodeToInsert.setNext(currentNode); previousNode.setNext(nodeToInsert); } return headNode;}单向链表的删除
删除单向链表的第一个结点
- 创建一个临时结点，它指向表头指针所指的结点
- 修改表头指针的值，使其指向下一个结点，并移除临时结点
删除单向链表的最后一个结点
- 遍历链表，在遍历时还要保存前驱结点的地址。当遍历到链表的表尾时，将有两个指针，分别是表尾节点的指针tail及指向表尾结点的前驱结点的指针
- 将表尾的前驱结点的next指针更新为NULL
- 移除表尾结点
删除单向链表中间的一个结点
- 与上一种删除情况类似，在遍历时保存前驱结点的地址。一旦找到要被删除的结点，将前驱结点next指针的值更新为被删除结点的next 指针的值。
- 移除需删除的当前结点。
//单向链表的删除public ListNode DeleteNodeFromLinkedList(ListNode headNode,int position){ int size = ListLength(headNode); if(position > size || position < 1){ System.out.println("Position of node to delete is invalid.The valid inputs are 1 to " + size); return headNode; } if(position == 1){//删除单向链表的表头结点 ListNode currentNode = headNode.getNext(); headNode = null; return currentNode; }else{ ListNode previousNode = headNode; int count = 1; while(count<position){ previousNode = previousNode.getNext(); count++; } ListNode currentNode = previousNode.getNext(); previousNode.setNext(currentNode.getNext()); currentNode = null; } return headNode;} 删除单向链表
将当前结点存储在临时变量中，然后释放当前结点空间的方式来完成。当释放完当前结点后，移动到下一个结点并将其存储在零食变量中，然后不断重复该过程直至释放所有结点
void DeleteLinkedList(ListNode head){ ListNode auxilaryNode,iterator = head; while(iterator !=null){ auxilaryNode = iterator.getNext(); iterator = null ;//在Java中，垃圾回收器将自动处理 }} 0 0
