Java数据结构之链表详解

一、链表的介绍

什么是链表

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。相比于线性表顺序结构，操作复杂。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

在这里插入图片描述

链表和数组的比较

使用链表结构可以克服数组链表需要预先知道数据大小的缺点，链表结构可以充分利用计算机内存空间，实现灵活的内存动态管理。但是链表失去了数组随机读取的优点，同时链表由于增加了结点的指针域，空间开销比较大。链表最明显的好处就是，常规数组排列关联项目的方式可能不同于这些数据项目在记忆体或磁盘上顺序，数据的存取往往要在不同的排列顺序中转换。链表允许插入和移除表上任意位置上的节点，但是不允许随机存取。

一句话就是链表因为内存是动态分配的所以添加和删除快，但是查询速度慢
数组因为有索引所以查找快，但是添加和删除慢，因为每次都要创建新的数组

二、单链表的实现

单链表在内存中的情况：

在这里插入图片描述

单链表的示意图：
每个节点包含data域和next域指向下一个节点

在这里插入图片描述

水浒里面的英雄好汉想必大家都听过，下面用一个带head节点的链表来实现对水浒英雄排名的增删改查操作来了解单链表的操作。

//英雄节点
public class HeroNode {
    public int no;//编号
    public String name;//名字
    public String nickname;//绰号
    HeroNode next;//下一个节点

    public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }

    public int getNo() {
        return no;
    }

    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getNickname() {
        return nickname;
    }

    public void setNickname(String nickname) {
        this.nickname = nickname;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}

//定义SingleLinkedList 管理好汉节点
class SingleLinkedList {
 //先初始化一个头节点, 头节点不动, 不存放具体的数据
 private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
 
 
 //返回头节点
 public HeroNode getHead() {
  return head;
 }
 }

添加节点

不考虑好汉编号顺序
思路分析

1.找到当前链表的最后节点

2.将最后这个节点的next 指向新的节点

public void add(HeroNode heroNode) {
  
  //因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助节点遍历链表
  HeroNode temp = head;
  //遍历链表，找到最后
  while(true) {
   //找到链表的最后
   if(temp.next == null) {
    break;
   }
   //如果没有找到最后, 将将temp后移
   temp = temp.next;
  }
  //当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
  //将最后这个节点的next 指向 新的节点
  temp.next = heroNode;
 }

第二种方式考虑好汉编号顺序，根据排名将好汉插入到指定位置(如果没有这个排名，则添加失败，并给出提示)

public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
  //因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
  HeroNode temp = head;
  boolean flag = false; // flag标志添加的编号是否存在，默认为false
  while(true) {
   if(temp.next == null) {//说明temp已经在链表的最后
    break; 
(j9..% !yc"y. 9.*" 9ck;z/YXY^OH[XY^^OH[
H]\CBBk.by. 9.*/yby!cn+by$y.cycc:djB\HHXY^\H^H[!d\y."*"B\H]\XYH]\JN`cycc:dj;cyc. 9.*"l,yl!amc#9nm/g*99dj]\XY9 9bcyB[JOH[
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