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【資料結構與演算法】——連結串列(Linked List)

## 連結串列(Linked List)介紹 > 連結串列是有序的列表,但是它在記憶體中是儲存如下: > > ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E9%93%BE%E8%A1%A8.png) > > * 連結串列是以節點的方式來儲存的,是鏈式儲存。 > * 每個節點包含data域,next域:指向下一個節點。 > * 如圖:連結串列的各個節點不一定是連續儲存的。 > * 連結串列分帶頭節點的連結串列和沒有頭節點的連結串列,根據實際需求來確定。 > > 單鏈表(帶頭結點)邏輯結構示意圖: > > ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E5%8D%95%E9%93%BE%E8%A1%A8%E5%B8%A6%E5%A4%B4%E8%8A%82%E7%82%B9.png) ## 單鏈表的應用例項 ###使用帶head頭的單向連結串列實現-水滸英雄排行榜管理 1. 完成對英雄人物的增刪改查操作。 2. 第一種方法在新增英雄時,直接新增到連結串列的尾部。 3. 第二種方法在新增英雄時,根據排名將英雄插入到指定位置(如果有這個排名,則新增失敗,並給出提示) ## 單鏈的建立示意圖 ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E5%8D%95%E9%93%BE%E8%A1%A8%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E6%88%AA%E5%9B%BE.png) ### 新增(建立) 1. 先建立一個head頭節點,作用就是表示單鏈表的頭。 2. 後面我們每新增一個節點,就直接加入到連結串列的最後。 3. 遍歷:通過一個輔助遍歷,幫助遍歷整個連結串列。 ###程式碼實現(直接新增到連結串列的尾部) ```java /** * @Author Fu~Qiang * @Time 2021-3-13 19:06:46 * @Version 1.0 *

Description:單鏈表

*/ public class SingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { // 測試 HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1,"宋江","及時雨"); HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2,"盧俊義","玉麒麟"); HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3,"吳用","智多星"); HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4,"林沖","豹子頭"); //建立連結串列 SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList(); //加入 singleLinkedList.add(heroNode2); singleLinkedList.add(heroNode1); singleLinkedList.add(heroNode3); singleLinkedList.add(heroNode4); singleLinkedList.list(); } } //定義一個SingleLinkedList來管理英雄 class SingleLinkedList { //先初始化一個頭節點 private HeroNode head = new HeroNode(0,"",""); //新增節點到單向連結串列方法 //當不考慮編號的順序時,找到當前連結串列最後的節點,將最後這個節點的next指向新的節點 public void add(HeroNode heroNode) { HeroNode temp = head; //遍歷連結串列,找到最後 while(true) { if(temp.next == null) { break; } temp = temp.next; } //當退出while迴圈時,temp就指向了連結串列的最後 temp.next = heroNode; } //顯示連結串列 public void list() { //判斷連結串列是否為null if(head.next == null) { System.out.println("連結串列為空~~"); return; } HeroNode temp = head.next; while(true) { //是否到連結串列最後 if(temp == null) { break; } //輸出節點資訊 System.out.println(temp); //將next後移 temp = temp.next; } } } //定義一個heroNode,每個heroNode物件就是一個節點 class HeroNode{ public int no; public String name; public String nickName; public HeroNode next;//指向下一個節點 //構造器 public HeroNode(int no,String name,String nickName) { this.no = no; this.name = name; this.nickName = nickName; } //重寫toString @Override public String toString() { // TODO Auto-generated method stub return "HeroNode [no="+no+",name="+name+",nickName="+nickName+"]"; } } ``` ###執行截圖 ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/20210313200026.png) ## 按照編號的順序新增 1. 首先找到新新增的節點的位置,是通過輔助變數(指標) 2. 新的節點.next=temp.next 3. 讓temp.next=新的節點 ###程式碼實現(按照編號順序新增) ```java /** * @Author Fu~Qiang * @Time 2021-3-13 19:06:46 * @Version 1.0 *

Description:單鏈表

*/ public class SingleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) { // 測試 HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1,"宋江","及時雨"); HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2,"盧俊義","玉麒麟"); HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3,"吳用","智多星"); HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4,"林沖","豹子頭"); //建立連結串列 SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList(); //加入 singleLinkedList.add(heroNode2); singleLinkedList.add(heroNode1); singleLinkedList.add(heroNode3); singleLinkedList.add(heroNode4); singleLinkedList.list(); // singleLinkedList.addByOrder(heroNode2); // singleLinkedList.addByOrder(heroNode1); // singleLinkedList.addByOrder(heroNode4); // singleLinkedList.addByOrder(heroNode3); // singleLinkedList.list(); } } //定義一個SingleLinkedList來管理英雄 class SingleLinkedList { //先初始化一個頭節點 private HeroNode head = new HeroNode(0,"",""); //新增節點到單向連結串列方法 //當不考慮編號的順序時,找到當前連結串列最後的節點,將最後這個節點的next指向新的節點 public void add(HeroNode heroNode) { HeroNode temp = head; //遍歷連結串列,找到最後 while(true) { if(temp.next == null) { break; } temp = temp.next; } //當退出while迴圈時,temp就指向了連結串列的最後 temp.next = heroNode; } //第二種新增英雄的方法 public void addByOrder(HeroNode heroNode) { HeroNode temp = head; boolean flag = false; while(true) { if(temp.next == null) {//連結串列最後 break; } if(temp.next.no >
heroNode.no) { break; }else if(temp.next.no == heroNode.no) {//編號已存在 flag = true; break; } temp = temp.next; } if(flag) {//flag=true,編號已存在,不能新增 System.out.printf("準備插入的英雄的編號 %d 已經存在",heroNode.no); }else { //插入到連結串列中 heroNode.next = temp.next; temp.next = heroNode; } } //顯示連結串列 public void list() { //判斷連結串列是否為null if(head.next == null) { System.out.println("連結串列為空~~"); return; } HeroNode temp = head.next; while(true) { //是否到連結串列最後 if(temp == null) { break; } //輸出節點資訊 System.out.println(temp); //將next後移 temp = temp.next; } } } //定義一個heroNode,每個heroNode物件就是一個節點 class HeroNode{ public int no; public String name; public String nickName; public HeroNode next;//指向下一個節點 //構造器 public HeroNode(int no,String name,String nickName) { this.no = no; this.name = name; this.nickName = nickName; } //重寫toString @Override public String toString() { // TODO Auto-generated method stub return "HeroNode [no="+no+",name="+name+",nickName="+nickName+"]"; } } ``` ###執行截圖 ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E9%93%BE%E8%A1%A8%E8%BF%90%E8%A1%8C%E6%88%AA%E5%9B%BE.png) ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E9%93%BE%E8%A1%A8%E8%BF%90%E8%A1%8C%E6%88%AA%E5%9B%BE2.png) ##單鏈表的修改 1. 先找需要修改的節點,通過遍歷。 2. temp.name = heroNode.name;temp.nickName = heroNode.nickName; ###程式碼實現 ```java //修改節點的資訊,根據編號來修改,編號不能修改 public void edit(HeroNode heroNode) { //判斷是否為空 if(head.next == null) { System.out.println("連結串列為空~~"); return; } HeroNode temp = head.next; boolean flag = false; while(true) { if(temp == null) { //到連結串列的最後 break; } //找到需要修改的節點 if(temp.no == heroNode.no) { flag = true; break; } temp = temp.next; } if(flag) { temp.name = heroNode.name; temp.nickName = heroNode.nickName; }else{ System.out.printf("沒有找到編號%d的節點,不能修改\n",heroNode.no); } } ``` ###執行截圖 ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E4%BF%AE%E6%94%B9%E9%93%BE%E8%A1%A8.png) ##單鏈表的刪除 1. 先找到需要刪除的這個節點的前一個節點temp。 2. temp.next=temp.next.next。 3. 被刪除的節點,將不會有其他引用指向,會被垃圾回收機制回收。 ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E5%88%A0%E9%99%A4%E7%A4%BA%E6%84%8F%E5%9B%BE.png) ### 程式碼實現 ```java //刪除節點 public void del(int no) { HeroNode temp = head; boolean flag = false; while(true) { //已經到連結串列最後 if(temp.next == null) { break; } //找到待刪除節點的前一個節點 if(temp.next.no == no) { flag = true; break; } temp = temp.next;//temp後移,遍歷 } if(flag) { temp.next=temp.next.next; }else{ System.out.printf("要刪除的%d不存在,無法刪除",no); } } ``` ### 執行截圖 ![](http://itfxsen.oss-cn-chengdu.aliyuncs.com/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E7%BB%93%E6%9E%84%E4%B8%8E%E7%AE%97%E6%B3%95/%E5%88%A0%E9%99%A4%E6%88%AA%E5%9B