使用Java实现单向链表，并完成链表反转。
算法和数据结构是程序员逃不过的一个坎，所以趁着闲余时间，开始学习基础的算法和数据结构。这里记录下自己实现简单的单项链表的过程，如有错误，敬请指正。
明确需求
在Java中，常用的数据容器里面，跟链表关系紧密的当属LinkedList了，它的底层实现为双向链表，这里就以它为参照物，实现自己的简单的单向链表。另外，还需要支持增删改查、获取大小等功能。
如下所示，先定义了增删改查方法支持的范围。
/**
* 增删改查方法
* add(index, E) index >= 0 && index <= size
* remove(index) index >= 0 && index < size
* set(index, E) index >= 0 && index < size
* get(index) index >= 0 && index < size
*/
定义链表结点Node
结点的定义很简单，这里为了简单起见，不支持泛型，结点存储的数据类型固定为int。
private static class Node {
private int item;
private Node next;
public Node(int item, Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
public void setItem(int item) {
this.item = item;
}
@Override
public String toString() {
return String.valueOf(this.item);
}
}
定义辅助方法
既然是单向链表，容器中只需要持有first引用即可，不需要last引用。再需要定义一个size用来表示链表大小；另外，为了方便查看测试结果，我们重写toString方法。代码如下：
public class SingleLinkedList {
private int size = 0;
private Node first = null;
...
}
/**
* 返回当前容器大小。
* @return
*/
public int getSize() {
return size;
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append('[');
if (first != null) {
Node curr = first;
while (curr != null) {
sb.append(String.valueOf(curr));
if (curr.next != null) {
sb.append(",").append(" ");
}
curr = curr.next;
}
}
sb.append("]");
return sb.toString();
}
定义查询方法get(index)
在已有数据中获取数据，这个最为简单，由于单向链表容器中只存储首个结点first引用，所以不能直接角标index获取，需要从first中根据角标依次遍历，代码如下：
/**
* 获取角标上的数据。
*
* @param index
* @return
*/
public Node get(int index) {
checkElementIndex(index);
Node x = first;
for (int i = 0; i < index; i++) {
x = x.next;
}
return x;
}
定义增加方法add(index, value)
与另外三组方法（获取、修改、删除）均不同，增加方法不仅仅要支持链表现有的数据范围，而且还需要支持角标为size的位置。
在当前位置插入结点，需要获取到前一个结点，让前一个结点的next指向新增的结点，再让新增结点的next指向该位置原来的结点。需要注意一些特殊情况的处理，还有不要忘了size的数值增加。代码如下：
/**
* 在角标为index的位置插入数据
*
* @param index
* @param value
* @return
*/
public boolean add(int index, int value) {
checkPositionIndex(index);
if (index == 0) {
if (first == null) {
first = new Node(value, null);
} else {
Node next = get(0);
Node node = new Node(value, next);
first = node;
}
} else {
Node prev = get(index - 1);
Node node = new Node(value, prev.next);
prev.next = node;
}
size++;
return true;
}
定义修改方法set(index, value)
修改方法也很简单，只需根据角标获取已经存在结点，然后将结点中存储的数据修改即可，代码如下：
public boolean set(int index, int value) {
checkElementIndex(index);
Node node = get(index);
node.setItem(value);
return true;
}
定义删除方法remove(index)
删除当前位置的结点，核心是让上一个结点的next指向当前位置的下一个结点即可，与添加方法类似，需要做好极端情况的处理，代码如下：
public boolean remove(int index) {
checkElementIndex(index);
// size > 0
if (getSize() == 1) {//size == 1
first = null;
} else {// size > 1
if (index == 0) {// 删除第一个数据
first = first.next;
} else if (getSize() - 1 == index) {// 删除最后一个数据
Node prev = get(index - 1);
prev.next = null;
} else {// 删除中间的数据
get(index - 1).next = get(index).next;
}
}
size--;
return true;
}
实现链表反转
为了实现单向链表的反转，在遍历的过程中，让每个节点的next指向上一个结点。代码如下：
/**
* 反转链表
*
* @return
*/
public Node reverseList() {
Node prev = null;
Node curr = first;
while (curr != null) {
Node temp = curr.next;
curr.next = prev;
prev = curr;
curr = temp;
}
logFromHead("reverseList", prev);
return prev;
}
完整代码请查看
项目中搜索SingleLinkedList即可。
github传送门 https://github.com/tinyvampirepudge/DataStructureDemo
gitee传送门 https://gitee.com/tinytongtong/DataStructureDemo
参考
https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/
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