一、链表

概念

链表：逻辑上连续，多个节点采用挂载式进行连接。但是物理上非连续存储结构。（火车）

结构：从头开始遍历，一直到达尾部。
火车：当数据空间不够时，就新增一节车厢挂载到火车尾。

结构

链表的结构十分多样，以下条件组合起来会有8种链表结构：
①单向、双向
②带头、不带头
③循环、非循环
重点掌握其中两种：
①无头单向非循环链表：结构简单，一般不会单独用来存数据。实际中更多是作为其他数据结构的子结构，如哈希桶、图的邻接表等等。另外这种结构在笔试面试中出现很多。
②无头双向链表：在Java的集合框架库中LinkedList底层实现就是无头双向循环链表。

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二、无头单链表

图解

单向遍历，默认从前向后遍历。只能从头部车厢开始遍历，依次走到尾部。

代码实现

/*火车车厢类，一个车厢只能存放一个元素*/
public class Node {//存放具体数据int value;//保存下一个车厢的地址Node next;public Node(int value){ this.value = value;}
}

/*** 火车类，是由多个车厢连接起来的*/
public class SingleLinkedList {//当前火车中车厢节点的个数(实际就是元素的个数)private int size;//当前火车的头车厢地址private Node head;/****  添加  *********************///头插法public void addFirst(int value){//新建一个车厢节点Node node = new Node(value);//先判断当前火车是否为空if(head == null){head = node;}else{//火车头有节点，要把当前新车厢挂载到火车头部//先把原本的头部车厢指向新车厢的下一节node.next = head;//再将这个新增的车厢node指向头部headhead = node;}size++;}//索引插入public void addIndex(int index,int value){//先判断是否索引越界if(index<0||index>size){System.err.println("add index illegal!");return;}//index==0，说明是头插if(index == 0){addFirst(value);return;}//创建一个新的车厢Node node = new Node(value);//建一个prev，寻找插入位置的前驱,从头节点开始向后走index-1步Node prev = head;for(int i=0;i<index-1;i++){prev = prev.next;}//node的下一节指向前驱temp的下一节node.next = prev.next;//前驱的下一节指向nodeprev.next = node;size++;}//尾插public void addLast(int value){addIndex(size,value);}/****  查找  *********************///返回索引处value的值public int get(int index){if(rangeCheck(index)){//从头节点开始，走到index的位置Node node = head;for(int i=0;i<index;i++){node = node.next;}return node.value;}else{System.err.println("get index illegal!");return -1;}}//判断链表中是否有value这个数据、public boolean contains(int value){for(Node temp=head;temp!=null;temp=temp.next){if(temp.value == value)return true;}return false;}/****  修改  *********************///将单链表中索引为index的元素修改，并返回修改前的值public int set(int index,int value){if(rangeCheck(index)){Node node = head;for(int i=0;i<index;i++){node = node.next;}int old = node.value;node.value = value;return old;}else{System.err.println("set index illegal!");return -1;}}/****  删除  *********************///删除索引处的数据public void removeIndex(int index){if(rangeCheck(index)){if(index == 0){Node temp = head;head = head.next;temp.next = null;size--;}else{//找到待删除节点的前驱Node prev = head;for(int i=0;i<index-1;i++){prev = prev.next;}//cur表示待删除节点Node cur = prev.next;prev.next = cur.next;cur.next = null;size--;}}else{System.err.println("remove index illegal!");}}//删除单链表中的第一个value值public void removeOnceValue(int value){//遍历链表，找到value的节点的前驱//头节点没有前驱，要特殊处理if(head!=null && head.value == value){removeIndex(0);return;}//找待删节点的前驱，该前驱的下一节点就是valueNode prev = head;while(prev.next != null){if(prev.next.value == value){//cur就是待删节点Node cur = prev.next;prev.next = cur.next;cur.next = null;size--;return;}//prev不是待删节点的前驱，让prev继续向后走prev = prev.next;}}//删除单链表中的全部value值public void removeAllValue(int value){//判断头节点是否为待删除节点while(head!=null && head.value==value){head = head.next;size--;}if(head == null){//说明链表中全是待删节点，此时链表被删空return;}else{//此时head一定不是待删节点,再看链表中的其它节点Node prev = head;while(prev.next != null){if(prev.next.value == value){//cur就是待删节点Node cur = prev.next;prev.next = cur.next;cur.next = null;size--;}else{//只有确保prev的下一个不是待删节点，才让prev继续向后走一步prev = prev.next;}}}}//打印public String toString(){String str = "";//遍历这个火车类，从头部(head)走到尾部//暂时存储头节点地址，避免遍历结束影响head的值Node node = head;while(node != null){str += node.value;str += " -> ";//当前地址指向下一节车厢的地址node = node.next;}str += "NULL";return str;}//判断 查、改、删操作时，索引是否越界private boolean rangeCheck(int index){if(index<0||index>=size)return false;elsereturn true;}
}

特点

1.每次增、删操作时，都要改动size的值
2.每当对head进行操作时，必须先考虑head是否为空. (防止空指针异常)
3.进行查、改、删操作时，需要判断用户输入的索引是否越界[0,size)
4.在进行索引插入和删除操作时，都需要找前驱节点。(但是头节点没有前驱，所以要特殊处理)

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三、带头单链表

为何引入带头单链表

因为初学的单链表每次插入和删除元素时，都需要找前驱；此时需要特殊处理头节点。(因为头节点没有前驱)
为了避免这一步繁琐的操作，将所有节点都一视同仁 ——> 不用处理头节点 ——> 虚拟头节点(这个节点仅仅作为链表的头部，不储存具体元素) ——> 火车头不坐乘客

代码实现

/*** 带头单链表*/
public class SingleLinkedListWithHead {//表示当前链表中元素的个数private int size;//创建虚拟头节点private Node dummyHead = new Node(-1);/****  添加  *********************/public void addIndex(int index,int value){//判断index合法性if(index<0 || index>size){System.err.println("add index illegal!");return;}//此时的插入就不可能是头插Node node = new Node(value);//找到插入位置的前驱Node prev = dummyHead;for(int i=0;i<index;i++){//因为链表的头部有个虚拟节点，所以要走index步才行prev = prev.next;}//此时prev指向待插位置的前驱node.next = prev.next;prev.next = node;size++;}public void addFirst(int value){addIndex(0,value);}public void addLast(int value){addIndex(size,value);}/****  查找  *********************///返回索引处value的值public int get(int index){if(rangeCheck(index)){Node node = dummyHead.next;for(int i=0;i<index;i++){node = node.next;}return node.value;}else{System.err.println("get index illegal!");return -1;}}//判断链表中是否有value这个数据public boolean contains(int value){for(Node temp=dummyHead.next;temp!=null;temp=temp.next){if(temp.value == value)return true;}return false;}/****  修改  *********************///将单链表中索引为index的元素修改，并返回修改前的值public int set(int index,int value){if(rangeCheck(index)){Node node = dummyHead.next;for(int i=0;i<index;i++){node = node.next;}int old = node.value;node.value = value;return old;}else{System.err.println("set index illegal!");return -1;}}/****  删除  *********************/public void removeIndex(int index){if(rangeCheck(index)){Node prev = dummyHead;for(int i=0;i<index;i++){prev = prev.next;}Node cur = prev.next;prev.next = cur.next;cur.next = null;size--;}else{System.err.println("remove index illegal!");}}public void removeOnceValue(int value){Node prev = dummyHead;while(prev.next!=null){if(prev.next.value == value){Node cur = prev.next;prev.next = cur.next;cur.next = null;size--;return;}prev = prev.next;}}public void removeAllValue(int value){Node prev = dummyHead;while(prev.next!=null){if(prev.next.value == value){Node cur = prev.next;prev.next = cur.next;cur.next = null;size--;}else{prev = prev.next;}}}public String toString(){String str = "";Node temp = dummyHead.next;while(temp!=null){str += temp.value;str += " -> ";temp = temp.next;}str += "NULL";return str;}private boolean rangeCheck(int index){if(index<0 || index>=size)return false;elsereturn true;}public int size(){return this.size;}
}

注意

1.虚拟头节点的值最好取value范围之外的值。Node dummyHead = new Node(value:-1);
2.dummyHead只是虚假的节点，进行查、改操作时，要避开它，从它的下一个节点开始遍历。

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总结:
提示：这里对文章进行总结：
以上就是今天的学习内容，本文是Java数据结构的链表部分，介绍了链表的实现原理，以及带头单链表的引入。之后的学习内容将持续更新！！！

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建立单链表单链表的插入 All possible cases: 所有可能的情况: Inserting at beginning 开始插入 Inserting at the ending 在末尾插入 ...

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文章目录

一、链表

概念

结构

二、无头单链表

图解

代码实现

特点

三、带头单链表

为何引入带头单链表

代码实现

注意

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