带头与不带头节点单链表

一、链表与顺序表区别
二、链表的结构
1、带头节点
2、不带头节点
三、实现一个带头节点的链表
方法：
1、增加（头插、尾插）
2、删除某个节点
3、输出链表
4、得到链表指定位置节点
5、逆置链表
6、得到链表长度
四、不带头结点链表
方法：
1、增加（头插、尾插）
2、删除某个节点
3、输出链表
4、得到链表指定位置节点
5、逆置链表
6、得到链表长度
7、查找链表倒数第k个节点
8、合并两个有序链表
9、逆序输出链表
10、不允许遍历链表，在 pos 前插入一个节点

一、链表与顺序表区别
顺序表：
底层实现是数组，是一段连续的内存空间；
遍历和查找元素比较容易，插入删除比较复杂；
数组的大小确定后，要更改需要花费较大的代价。

链表：
对于每一个链表来说，都有一个数据域和一个引用域，这个引用域是链表下一个节点的引用；
对于链表来说，插入删除元素容易，遍历链表相对顺序表来说困难；
同时，链表的物理位置不确定，可能是一段连续的内存空间、也可能不是一块连续的内存空间，由每个节点的引用域确定。

二、链表的结构
这里有一个技巧，也就是设计链表时用到的一个名叫头节点的东西–>head。
在带头节点的链表中，头节点的意义是：在单链表的第一个结点之前附设的一个结点
不带头节点的链表中，头节点仅仅只是标记着链表中第一个元素的位置。
1、带头节点

2、不带头节点

三、实现一个带头节点的链表

class linkedListWithHead<T> {// head 是指向链表中第一个节点的引用protected Node<T> head;class Node<E> {protected E element;//数据域protected Node<E> next;//引用域public Node(E element) {this.element = element;}}//为 head 开辟空间public linkedListWithHead() {head = new Node<>((T) new Object());}//头插public void addHead(T data) {//创建一个新节点Node<T> newNode = new Node<>(data);//绑定新节点newNode.next = head.next;head.next = newNode;}//尾插public void addTail(T data) {//创建一个新节点Node<T> newNode = new Node<>(data);Node<T> temp = head;//先遍历，找到最后一个节点while (temp.next != null) {temp = temp.next;}//绑定新节点temp.next = newNode;}//输出链表  重写 toString()方法public String toString() {StringBuilder sbr = new StringBuilder();Node<T> temp = head;while (temp.next != null) {sbr.append(temp.next.element + " ");temp = temp.next;}return sbr.toString();}//删除某个值public boolean delete(T data) {if (head.next == null) return false;//判断头节点是不是要被删除的元素if (head.element == data) {head = head.next;return true;}Node<T> temp = head;//在普通节点里面寻找要被删除的元素while (temp.next != null) {if (temp.next.element == data) {temp.next = temp.next.next;return true;}temp = temp.next;}return false;}//逆置链表  以头插的方式完成/*用 temp 指向链表中第一个数的引用，从第一个数开始挪temp = head.next;   head.next = null;将 temp 的后面的数即链表中第二个数先保存 tempNext = temp.next此时链表分为头节点、链表中第一个数、第二个数及其后的数此时 temp 已经孤立，可以对其操作把 temp 以头插的方式插入到链表中以此类推...*/public void reverseMineLikeInsertHead() {//空链表则返回if (head.next == null) return;Node<T> temp = head.next;head.next = null;while (temp != null) {Node<T> tempNext = temp.next;temp.next = head.next;head.next = temp;temp = tempNext;}}//得到指定位置的节点元素  下标：0 1 2 3 4public T getIndexValue(int index) {//链表为空则返回if (head.next == null || index < 0) return null;Node<T> temp = head;while (temp.next != null && index-- > 0) {temp = temp.next;}if (index <= 0) {return temp.next.element;}//下标：0, 1, 2, 3return null;//return temp.element, 下标：1, 2, 3, 4}//得到链表长度public int getLength() {//链表为空则返回if (head.next == null) return -1;int size = 0;Node<T> temp = head;while (temp.next != null) {size++;temp = temp.next;}return size;}
}

四、不带头结点链表

class LinkedListWithoutHead<T extends Comparable<T>> {class Node<E> {public E element;public Node<E> next;public Node(E data) {this.element = data;}}//head 标记着链表的第一个元素public Node<T> head;public LinkedListWithoutHead() {head = null;}//头插public void addHead(T data) {//第一次创建的时候，newNode 是第一个节点, head是链表中第一个节点的标记//第二次Node<T> newNode = new Node<>(data);//当前链表中已有节点,让 head 只作为链表中第一个元素的标记if (head != null) {//此时 newNode 是第二个节点，它的 next 域是链表中第一个节点，这个节点用 head 标记newNode.next = head;//把 head 的引用赋给第二个节点的 next 域//以此类推...}//当前链表中没有节点，让 head 做标记//已有，更新 headhead = newNode;}//尾插public void addTail(T data) {Node<T> newNode = new Node<>(data);//仍然判断链表是否为空if (head != null) {//head 是链表中第一个元素的标记，不能随便搞Node<T> temp = head;//遍历链表，找到链表中最后一个元素while (temp.next != null) {temp = temp.next;}temp.next = newNode;//有 return 语句不用 else 语句
//            return;} else {//链表为空，让 head 做链表第一个元素的标记head = newNode;}}//删除public boolean delete(T value) {if (head == null) return false;if (value == head.element) {head = head.next;return true;}Node<T> temp = head;while (temp.next != null) {if (value == temp.next.element) {temp.next = temp.next.next;}temp = temp.next;}return false;}//在指定位置添加一个节点public boolean addInGivenPosition(T data, int pos) {if (pos < 0 || pos > getLength() + 1 || head == null) return false;Node<T> newNode = new Node<>(data);if (pos == 0) {newNode.next = head;head = newNode;return true;}Node<T> temp = head;//大于 1 可以添加在指定下标while (temp.next != null && pos-- > 1) {temp = temp.next;}Node<T> tempNode = temp.next;temp.next = newNode;newNode.next = tempNode;return true;}//以头插的方式逆置链表public void reverseLikeInsertHead() {//链表为空或只有一个节点，不用逆置if (head == null || head.next == null) return;if (head.next != null) {Node<T> temp = head.next;head.next = null;while (temp != null) {Node<T> tempNext = temp.next;temp.next = head;head = temp;temp = tempNext;}}}//打印链表   toStringpublic String toString() {StringBuilder sbr = new StringBuilder();//此时head 指向链表中第一个元素Node<T> temp = head;while (temp != null) {sbr.append(temp.element + " ");temp = temp.next;}return sbr.toString();}//打印链表  循环public void showLink() {Node<T> temp = head;while (temp != null) {System.out.print(temp.element + " ");temp = temp.next;}System.out.println();}//链表长度public int getLength() {int size = 0;Node<T> temp = head;while (temp != null) {size++;temp = temp.next;}return size;}//返回指定节点public T getIndexValue(int index) {if (head == null || index < 0) return null;Node<T> temp = head;while (temp != null && index-- > 0) {temp = temp.next;}if (index <= 0) {return temp.element;}return null;}//返回链表的头public Node<T> getHead() {return head;}//设置链表的头public void setHead(Node<T> head) {this.head = head;}//合并两个有序列表public Node<T> mergeMyLink(Node<T> head1, Node<T> head2) {if (head1 == null) return head2;if (head2 == null) return head1;Node<T> curHead;if (head1.element.compareTo(head2.element) < 0) {curHead = head1;head1 = head1.next;} else {curHead = head2;head2 = head2.next;}Node<T> temp = curHead;while (head1 != null && head2 != null) {if (head1.element.compareTo(head2.element) <= 0) {temp.next = head1;head1 = head1.next;temp = temp.next;} else {temp.next = head2;head2 = head2.next;temp = temp.next;}}if (head1 == null) {temp.next = head2;} else if (head2 == null) {temp.next = head1;}head = curHead;return head;}//逆序输出单链表public  <T> void reversePrintList(Node<T> head){//递归终止条件if(head == null){return;//处理办法}//提取重复逻辑，缩小问题规模reversePrintList(head.next);System.out.print(head.element + " ");}//查找单链表中倒数第K个元素public T findReverseValue(LinkedListWithoutHead<T> list,int k){if (k <= 0 || k > list.getLength()) return null;//倒数第 k 个不就是 list.getLength() - k int index = list.getLength() - k;Node<T> temp = head;while (temp != null && index-- >0){temp = temp.next;}if (index <= 0){return temp.element;}return null;}//查找链表倒数第k个元素  高效算法public Node<T> findElem(Node<T> head, int k) {if(k < 1 || head == null) {return null;}Node<T> front = head;Node<T> behind = head;/*搞一个快引用，一个慢引用让快引用先走它个 k-1 米当它还可以继续给后走快、慢一起做运动当快引用走到最后一个时慢引用恰好走到倒数第 k 个努力运动、好好 keep 哦*/for(int i=0; i<k-1; i++){if(front.next != null){front = front.next;}else{return null;}}while(front.next != null){front = front.next;behind = behind.next;}return behind;}//不允许遍历链表，在 pos 前插入 data/*先把新节点放到 pos 后，把 pos.element 赋值给新的节点再把 data 赋值给 pos.element偷天换日，假装插到了 pos 前*/public void NoCycleInsertBeforePos(LinkedListWithoutHead<T> list, Node<T> pos, T data){if (list.head == null || pos == null) return;Node<T> newNode = new Node<>(data);newNode.next = pos.next;pos.next = newNode;newNode.element = pos.element;pos.element = data;}}

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