01. 链表
1、链表的概述
1.1 链式存储：
用一组任意类型的存储单元存储线性表，在逻辑上面相邻的结点在物理位置上面不一定相邻。
1.2 链表：
采用链式存储方法的线性表叫做链表
1.3 链表的特点：
其结点的存储单元可以不连续，每个结点中除存储原表结点中的数据外，还须存储指示其直接后继或前趋结点的地址，以反映结点之间的逻辑关系。因此，链表中每个结点由两部分构成：数据域和链域。
链表没有固定的长度，可以在后面一直加
1.4 链表的分类
从实现角度可分为：动态链表和静态链表
从链接方式可分为：单链表、双链表和循环链表
2、单链表
指的是单向链表，每个节点的结构如下：
image.png
把结点的实现，用面向对象的方法分析，把结点归为一个Structural类。
Structural类中把数据域和后继节点都转为类的属性。
image.png
通常，我们定义一个链表，在他的第一个元素都不存储东西，让他只作为一个head标记，具体原因为什么？
因为链表有删除操作，如果要删除的是第一个结点，我们没有最前面head结点的话，就没有办法进行。
比如，数据域我们就存储一个name。
那么Node类的结构如下：
public class Structural {
public String name;
public Structural next;
}
我们可以把创建节点，分配空间的过程，在构造方法中完成
// 创建节点，分配空间
public Structural(String name, Structural next) {
// TODO Auto-generated constructor stub
this.name = name;
this.next = next;
}
这样我们利用类的构造方法就可以完成，结点的创建过程。
因为链表最小单元，就是一个结点，我们就把链表的操作归给，这个结点的方法，写出静态方法，调用的时候，只需要直接用类名调用就行。
一个结点就是一个链表，如需加入更多结点只需要在后面接着加就好了！！！
下来开始写链表的操作：
（1）插入操作
image.png
image.png
// 插入操作(链表头节点，一个指定节点，要插入的节点) 插到指定节点之后
public static void insert(Structural head, Structural index, Structural data) {
boolean flag = false;
// 如果头指针不存在，链表不存在
if (head == null) {
return;
}
// 如果插入到头节点之后,也就是要成为第一个元素
if (head.next == index) {
data.next = head.next;
head.next = data;
flag = true;
}
while (head.next != null) {
head = head.next;
if (head == index) {
data.next = head.next;
head.next = data;
flag = true;
break;
}
}
if (flag == true) {
System.out.println("插入成功");
} else {
System.out.println("插入失败");
}
}
（2）删除操作
image.png
代码实现：
// 删除操作(头节点，要删除节点)
public static void dir(Structural head, Structural data) {
boolean flag = false;
// 如果头指针不存在，链表不存在
if (head == null) {
System.out.println("删除失败");
return;
}
// 如果删除头节点
if (head == data) {
head = head.next;
flag = true;
}
while (head.next != null) {
if (head.next == data) {
head.next = head.next.next;
flag = true;
break;
}
head = head.next;
}
if (flag) {
System.out.println("删除成功");
} else {
System.out.println("删除失败");
}
}
(3) 修改操作
image.png
代码实现：
public static void revise(Structural head, Structural str1, Structural str2) {
boolean flag = false;
if (head == null) {
System.out.println("修改失败");
}
while (head.next != null) {
if (head.next == str1) {
str2.next = head.next.next;
head.next = str2;
flag = true;
break;
}
head = head.next;
}
if (flag) {
System.out.println("修改成功");
} else {
System.out.println("修改失败");
}
}
测试：
public class LinkedList {
public static void main(String[] args) {
Structural head = new Structural(null, null);
Structural structural1 = new Structural("a",null);
Structural structural2 = new Structural("b",null);
Structural structural3 = new Structural("c",null);
Structural structural4 = new Structural("d",null);
Structural structural5 = new Structural("e",null);
//单向链表
head.next = structural1;
structural1.next = structural2;
structural2.next = structural3;
structural3.next = structural4;
structural4.next = structural5;
for(Structural structural = head ; structural != null ;structural = structural.next) {
System.out.println(structural);
}
System.out.println("---------------------");
//插入(把f插到d后面)
Structural structural6 = new Structural("f", null);
Structural.insert(head, structural4, structural6);
for(Structural structural = head ; structural != null ;structural = structural.next) {
System.out.println(structural);
}
System.out.println("---------------------");
//删除(把f删除)中间元素删除
Structural.dir(head, structural6);
for(Structural structural = head ; structural != null ;structural = structural.next) {
System.out.println(structural);
}
System.out.println("---------------------");
//删除(把a删除)头节点删除
Structural.dir(head, structural1);
for(Structural structural = head ; structural != null ;structural = structural.next) {
System.out.println(structural);
}
System.out.println("---------------------");
//删除(把e删除)末尾节点删除
Structural.dir(head, structural5);
for(Structural structural = head ; structural != null ;structural = structural.next) {
System.out.println(structural);
}
System.out.println("---------------------");
//修改(把c改为g)
Structural structural7 = new Structural("g", null);
Structural.revise(head,structural3, structural7);
for(Structural structural = head ; structural != null ;structural = structural.next) {
System.out.println(structural);
}
System.out.println("---------------------");
}
}
结果：+
Structural [name=null]
Structural [name=a]
Structural [name=b]
Structural [name=c]
Structural [name=d]
Structural [name=e]
---------------------
插入成功
Structural [name=null]
Structural [name=a]
Structural [name=b]
Structural [name=c]
Structural [name=d]
Structural [name=f]
Structural [name=e]
---------------------
删除成功
Structural [name=null]
Structural [name=a]
Structural [name=b]
Structural [name=c]
Structural [name=d]
Structural [name=e]
---------------------
删除成功
Structural [name=null]
Structural [name=b]
Structural [name=c]
Structural [name=d]
Structural [name=e]
---------------------
删除成功
Structural [name=null]
Structural [name=b]
Structural [name=c]
Structural [name=d]
---------------------
修改成功
Structural [name=null]
Structural [name=b]
Structural [name=g]
Structural [name=d]
---------------------
终于无聊的把自己的思路说完了。
3、一道经典的算法题——判断单链表是否有环
先看看链表可能出现的情况，所有单链表无非三种情况
* 第一种：从头节点指向下个，一直指下去，最后一个结点的next指向null
* 第二种：从头节点指向下个，一直指下去，最后一个结点的next指向头节点，形成一个首尾相连的环链表
* 第三种：从头节点指向下个，一直指下去，最后一个结点的next指向局部节点，形成一个局部尾部有环的链表。
关于如何判断单链表是否有环，有三种解法：
（1）先定义1个结点，先让他等于头节点，然后向后遍历，遍历一次，和头节点对比一次，如果出现相同，说明链表有环，如果没有出现相等情况，则说明没有环。
但是这种算法只能处理，前两种情况，因此缺乏普遍性，不适用。
（2）遍历链表，每遍历一个，把他们的hashcode值，先和数组里面的比较，如果没有再存储到一个数组里，如果找到有重复的，就说明有环。
（3）算法效率最高的,定义两个指针，一个跑得快，一个跑得慢，有一天他两相遇了，说明有环
例子：两个人都沿着跑步，都向前跑，一个跑的快，一个跑得慢，有一天他两相遇了，说明跑道中有环。
代码实现：
public static boolean hasLoop(Structural head) {
if(head == null) {
return false;
}
//定义一个跑的快的，每次遍历两个节点
Structural stru1 = head;
//定义一个跑的慢的，每次遍历一个节点
Structural stru2 = head;
while(true) {
//避免一开始就相遇，让跑的快的，先跑两步。
stru1 = stru1.next.next;
stru2 =stru2.next;
if(stru1 == null) {
System.out.println("链表没有环");
return false;
}
if(stru2 == stru1) {
System.out.println("链表有环");
return true;
}
}
}
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