Java-单向链表实现

2024-09-06 23:12
文章标签 java 实现 链表 单向

本文主要是介绍Java-单向链表实现，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

什么是链表？

        链表是一种常见的数据结构，用于存储一系列元素。与数组不同，链表中的元素（节点）在内存中不必是连续的。每个节点包含数据部分和指向下一个节点的引用（指针）。链表的主要优点是插入和删除操作的时间复杂度为O(1)，但访问特定元素的时间复杂度为O(n)。

头节点

        在单链表的数据结构中，头节点并不是一个独立的节点，而是一个指针或引用，指向链表中第一个数据节点。它的作用是标记链表的起始位置，以便能够遍历和操作链表中的所有节点。在大多数的单链表实现中，“头节点”本身并没有特别之处，它仅仅是一个指向第一个有效节点的引用。

什么是哨兵节点？

        哨兵节点（也称为哑节点或伪节点）是一个特殊的节点，通常不包含实际数据，仅用于简化链表的操作。在单向链表中，哨兵节点通常作为头节点使用，使得链表的插入、删除等操作更加统一和简单。

代码实现： 

没有将头节点设置为哨兵节点，以下是单向链表的Java实现代码，并解释了关键部分：

package school.singlelinkedlist;import java.util.Iterator;
import java.util.function.Consumer;/*** 文件名: null.java* 作者: 20526* 创建时间: 2024/9/6 15:17* 描述:单向链表实现*/
public class SingleLinkedList implements Iterable<Integer>{private Node head = null; // 头节点//节点类public static class Node {int data;Node next;public Node(int data, Node next) {this.data = data;this.next = next;}}//链表遍历public void traverse(Consumer <Integer> consumer) {Node current = head;//定义一个指针，进行遍历，默认指向头节点while (current!= null) {consumer.accept(current.data);//调用consumer.accept(data)方法，对当前节点的数据进行处理current = current.next;//指针向后移动}}public void traverse2(Consumer <Integer> consumer){for (Node current = head; current!= null; current = current.next){consumer.accept(current.data);}}//实现迭代器，可以用增强for循环遍历@Overridepublic Iterator<Integer> iterator() {//匿名内部类return new Iterator<Integer>() {Node current  = head;@Overridepublic boolean hasNext() { //判断是否有下一个节点return current!= null;}@Overridepublic Integer next() { //返回当前值，并指向下一个节点int value = current.data;current = current.next;return value;}};}//添加节点到链表头public void addfirst(int data) {
//      head = new Node(data, null);head = new Node(data, head);}//查找链表尾节点private Node findlast(){Node p ;if (head == null)return null;for (p = head; p.next!= null; p = p.next){}return p;}//添加节点到链表尾public void addlast(int data){Node last = findlast();if (last == null) {addfirst(data);return;}else{last.next = new Node(data, null);}}//根据索引插入节点public void add(int index, int data) throws IllegalArgumentException {if (index == 0 ) {addfirst(data);return;}Node prev = findNode(index-1);if (prev == null) {throw  illegalIndex(index);}prev.next = new Node(data, prev.next);}//查找节点private Node findNode(int index) {int i = 0;for (Node p = head; p!= null; p = p.next,i++){if (i == index)return p;}return null;//如果没有找到，返回null}public int get(int index) {Node p = findNode(index);if (p == null){illegalIndex(index);}return p.data;}//索引不合法，抛出异常private  IllegalArgumentException illegalIndex(int index) {throw new IllegalArgumentException(String.format("Index: [%d]不合法%n", index));}//删除首节点public void removefirst(int index) {if (head == null)throw new IllegalArgumentException("空链表");head = head.next;}//根据索引删除节点public void remove(int index) {if (index == 0) {removefirst(index);return;}Node prev = findNode(index-1);//上一个节点if (prev == null) {throw  illegalIndex(index);}Node remove = prev.next;//被删除的节点if (remove == null) {throw  illegalIndex(index);}prev.next = remove.next;}// 根据索引修改节点的值public void set(int index, int data) throws IllegalArgumentException {Node node = findNode(index); // 查找指定索引的节点if (node == null) {throw illegalIndex(index); // 如果节点不存在，抛出索引不合法的异常}node.data = data; // 修改节点的值}}

测试代码：

package school.singlelinkedlist;import org.junit.Test;public class SingleLinkedListTest {@Testpublic void test1() {SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();list.addfirst(1);list.addfirst(2);list.addfirst(3);list.addfirst(4);list.addfirst(5);list.traverse(data -> {System.out.println(data + " ");});list.traverse2(data -> {System.out.println(data + " ");});}@Testpublic void test2() {SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();list.addfirst(1);list.addfirst(2);list.addfirst(3);list.addfirst(4);list.addfirst(5);for (Integer i : list) {System.out.println(i);}}@Testpublic void test3() {SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();list.addfirst(1);list.addlast(2);list.addlast(3);list.addlast(4);for (Integer i : list) {System.out.println(i);}}@Testpublic void test4() {SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();list.addfirst(1);list.addlast(2);list.addlast(3);list.addlast(4);System.out.println(list.get(0));System.out.println(list.get(1));}@Testpublic void test5() {SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();list.addfirst(1);list.addlast(2);list.addlast(3);list.addlast(4);list.add(2, 5);
//        list.add(6, 6);for (Integer i : list) {System.out.println(i);}}@Testpublic void test6() {SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();list.addfirst(1);list.addlast(2);list.addlast(3);list.addlast(4);list.addlast(5);for (Integer i : list) {System.out.println(i);}System.out.println("------------删除后-------------");
//        list.removefirst(0);list.remove(2);for (Integer i : list) {System.out.println(i);}}@Testpublic void test7() {SingleLinkedList list = new SingleLinkedList();list.addfirst(1);list.addlast(2);list.addlast(3);list.addlast(4);list.addlast(5);list.set(1,1);for (Integer i : list) {System.out.println(i);}}}

关键点解释

head = new Node(data, head);

这行代码的作用是在链表的头部添加一个新节点。具体解释如下：

  1. new Node(data, head):

    • new Node(data, head)是通过调用Node类的构造函数来创建一个新的节点对象。在构造函数中，data代表新节点的数据值，而head代表当前头节点，即链表的第一个节点。
    • 通过传入head作为构造函数的第二个参数，新节点的next指针将指向当前的头节点。因此，新节点成为链表中的第一个节点，而原来的头节点成为新节点的下一个节点。

  2. head = new Node(data, head);:

    • 这行代码将head引用更新为新的节点对象。通过这种方式，链表的头节点即被更新为新创建的节点。

        简而言之，这个操作在链表的头部插入了一个新的节点，使新的节点成为链表的第一个节点。旧的头节点则被移到第二个位置。

头节点设置为哨兵节点

package school.singlelinkedlist;import java.util.Iterator;
import java.util.function.Consumer;/*** 文件名: null.java* 作者: 20526* 创建时间: 2024/9/6 15:17* 描述:单向链表实现*/
public class SingleLinkedList implements Iterable<Integer>{//    private Node head = null; // 头节点private Node head = new Node(0, null);//节点类public static class Node {int data;Node next;public Node(int data, Node next) {this.data = data;this.next = next;}}//链表遍历public void traverse(Consumer <Integer> consumer) {Node current = head.next;//定义一个指针，进行遍历，默认指向头节点while (current!= null) {consumer.accept(current.data);//调用consumer.accept(data)方法，对当前节点的数据进行处理current = current.next;//指针向后移动}}public void traverse2(Consumer <Integer> consumer){for (Node current = head.next; current!= null; current = current.next){consumer.accept(current.data);}}//实现迭代器，可以用增强for循环遍历@Overridepublic Iterator<Integer> iterator() {//匿名内部类return new Iterator<Integer>() {Node current  = head.next;@Overridepublic boolean hasNext() { //判断是否有下一个节点return current!= null;}@Overridepublic Integer next() { //返回当前值，并指向下一个节点int value = current.data;current = current.next;return value;}};}//添加节点到链表头public void addfirst(int data) {add(0, data);}//查找链表尾节点private Node findlast(){Node p ;for (p = head; p.next!= null; p = p.next){}return p;}//添加节点到链表尾public void addlast(int data){Node last = findlast();last.next = new Node(data, null);}//根据索引插入节点public void add(int index, int data) throws IllegalArgumentException {Node prev = findNode(index-1);if (prev == null) {throw  illegalIndex(index);}prev.next = new Node(data, prev.next);}//查找节点private Node findNode(int index) {int i = -1;for (Node p = head; p!= null; p = p.next,i++){if (i == index)return p;}return null;//如果没有找到，返回null}public int get(int index) {Node p = findNode(index);if (p == null){illegalIndex(index);}return p.data;}//索引不合法，抛出异常private  IllegalArgumentException illegalIndex(int index) {throw new IllegalArgumentException(String.format("Index: [%d]不合法%n", index));}//删除首节点public void removefirst(int index) {remove(0);}//根据索引删除节点public void remove(int index) {Node prev = findNode(index-1);//上一个节点if (prev == null) {throw  illegalIndex(index);}Node remove = prev.next;//被删除的节点if (remove == null) {throw  illegalIndex(index);}prev.next = remove.next;}// 根据索引修改节点的值public void set(int index, int data) throws IllegalArgumentException {Node node = findNode(index); // 查找指定索引的节点if (node == null) {throw illegalIndex(index); // 如果节点不存在，抛出索引不合法的异常}node.data = data; // 修改节点的值}}

        下面是将头节点设置为哨兵节点后的改动优化，与上面的略有不同，不过大致思路都一样，去掉了一些特殊情况的处理

  1. 哨兵节点：代码中private Node head = new Node(0, null);定义了一个哨兵节点。这个节点不存储实际数据，仅用于简化链表操作。

  2. 遍历方法：traverse和traverse2方法展示了两种遍历链表的方式，均使用Consumer接口来处理每个节点的数据。

  3. 迭代器实现：iterator方法实现了Iterable接口，使得链表可以通过增强for循环进行遍历。

  4. 插入和删除操作：add和remove方法展示了如何在链表中插入和删除节点。由于使用了哨兵节点，这些操作变得更加简单和统一。

  5. 异常处理：illegalIndex方法用于处理索引不合法的情况，抛出IllegalArgumentException异常。

        通过使用哨兵节点，链表的操作变得更加简洁和高效，避免了在处理头节点时需要特殊处理的麻烦。 希望对你有所帮助……

这篇关于Java-单向链表实现的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1143391。

相关文章

Java中ArrayList和LinkedList有什么区别举例详解

Java中ArrayList和LinkedList有什么区别举例详解

《Java中ArrayList和LinkedList有什么区别举例详解》：本文主要介绍Java中ArrayList和LinkedList区别的相关资料,包括数据结构特性、核心操作性能、内存与GC影... 目录一、底层数据结构二、核心操作性能对比三、内存与 GC 影响四、扩容机制五、线程安全与并发方案六、工程
阅读更多...
JavaScript中的reduce方法执行过程、使用场景及进阶用法

JavaScript中的reduce方法执行过程、使用场景及进阶用法

《JavaScript中的reduce方法执行过程、使用场景及进阶用法》：本文主要介绍JavaScript中的reduce方法执行过程、使用场景及进阶用法的相关资料,reduce是JavaScri... 目录1. 什么是reduce2. reduce语法2.1 语法2.2 参数说明3. reduce执行过程
阅读更多...
如何使用Java实现请求deepseek

如何使用Java实现请求deepseek

《如何使用Java实现请求deepseek》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Java实现请求deepseek功能,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录1.deepseek的api创建2.Java实现请求deepseek2.1 pom文件2.2 json转化文件2.2
阅读更多...
Java调用DeepSeek API的最佳实践及详细代码示例

Java调用DeepSeek API的最佳实践及详细代码示例

《Java调用DeepSeekAPI的最佳实践及详细代码示例》：本文主要介绍如何使用Java调用DeepSeekAPI,包括获取API密钥、添加HTTP客户端依赖、创建HTTP请求、处理响应、... 目录1. 获取API密钥2. 添加HTTP客户端依赖3. 创建HTTP请求4. 处理响应5. 错误处理6.
阅读更多...
Spring AI集成DeepSeek的详细步骤

Spring AI集成DeepSeek的详细步骤

《SpringAI集成DeepSeek的详细步骤》DeepSeek作为一款卓越的国产AI模型,越来越多的公司考虑在自己的应用中集成,对于Java应用来说,我们可以借助SpringAI集成DeepSe... 目录DeepSeek 介绍Spring AI 是什么？1、环境准备2、构建项目2.1、pom依赖2.2
阅读更多...
python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南

python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南

《python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南》本文介绍了使用Python和FastAPI实现多语言国际化的操作指南,包括多语言架构技术栈、翻译管理、前端本地化、语言切换机制以及常见陷阱和... 目录多语言国际化实现指南项目多语言架构技术栈目录结构翻译工作流1. 翻译数据存储2. 翻译生成脚本
阅读更多...
Spring Cloud LoadBalancer 负载均衡详解

Spring Cloud LoadBalancer 负载均衡详解

《SpringCloudLoadBalancer负载均衡详解》本文介绍了如何在SpringCloud中使用SpringCloudLoadBalancer实现客户端负载均衡,并详细讲解了轮询策略和... 目录1. 在 idea 上运行多个服务2. 问题引入3. 负载均衡4. Spring Cloud Load
阅读更多...
Springboot中分析SQL性能的两种方式详解

Springboot中分析SQL性能的两种方式详解

《Springboot中分析SQL性能的两种方式详解》文章介绍了SQL性能分析的两种方式：MyBatis-Plus性能分析插件和p6spy框架,MyBatis-Plus插件配置简单,适用于开发和测试环... 目录SQL性能分析的两种方式:功能介绍实现方式:实现步骤:SQL性能分析的两种方式:功能介绍记录
阅读更多...
在 Spring Boot 中使用 @Autowired和 @Bean注解的示例详解

在 Spring Boot 中使用 @Autowired和 @Bean注解的示例详解

《在SpringBoot中使用@Autowired和@Bean注解的示例详解》本文通过一个示例演示了如何在SpringBoot中使用@Autowired和@Bean注解进行依赖注入和Bean... 目录在 Spring Boot 中使用 @Autowired 和 @Bean 注解示例背景1. 定义 Stud
阅读更多...
如何通过Python实现一个消息队列

如何通过Python实现一个消息队列

《如何通过Python实现一个消息队列》这篇文章主要为大家详细介绍了如何通过Python实现一个简单的消息队列,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录如何通过 python 实现消息队列如何把 http 请求放在队列中执行1. 使用 queue.Queue 和 reque
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2