【大厂必会的数据结构和算法】03- 双向链表及约瑟夫问题
注:本文章基于尚硅谷相关视频及资料进行编写,代码简单,较容易理解,若有问题或者源码资料获取可以在评论区留言或者联系作者!
文章目录
开篇
管理单项链表的缺点的分析:
- 单项链表,查找的方向只能是一个方向,而双向链表可以向前或者向后查找;
- 单链表不能自我删除,需要靠辅助节点,而双向链表。则可以自我删除,所以我们前面单链表删除删除节点,总是找到temp(temp是待删除节点的前一个节点)的下一个节点来删除的;
一、双链表增删改初解
分析双向链表的遍历,添加,修改,删除的操作思路:
- 遍历:遍历的方式和单链表一样,只是可以向前,也可以向后查找
- 添加(默认是添加到双向链表的最后):
先找到双向链表的最后这个节点
temp.next=newHeroNode
newHeroNode.pre=temp - 修改:和原来的单项链表的一样
- 删除:
temp.pre.next=temp.next
双向链表的增加功能
思路:
找到链表的最后一个元素(该节点的下一个元素指向为空),然后令该节点的下一个节点为新增节点,新增节点的前一个节点为该节点
代码实现
//添加节点(在末尾) public void add(HeroNode2 heroNode) { //因为头节点不能动,因此我们需要一个辅助遍历temp HeroNode2 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,将temp后移 temp = temp.next; } //当退出while循环的时候,temp就指向了链表的最后 //形成一个双向链表temp.next=heroNode; heroNode.pre=temp; }
结果展示
修改链表
思路:
根据传入链表信息的no值来进行查询,若查询到与传入值相同的节点,则将该节点的相关属性设置为传入值的相关属性;
代码实现:
public void update(HeroNode2 newHeroNode){ //判断是否为空 if (head==null){ System.out.println("链表为空"); return; } //找到需要修改的节点,根据no编号 //定义一个辅助变量 HeroNode2 temp=head; boolean flag=false;//表示是否找到该节点 while (true){ if (temp==null){//表示已经遍历完链表 break; } if (temp.no==newHeroNode.no){//表示找到该节点 flag=true; break; } temp=temp.next; } //根据flag判断是否找打要修改的节点 if (flag) { temp.name= newHeroNode.name; temp.nickname= newHeroNode.nickname; }else{ //说明没有找到要修改的节点 System.out.printf("没有找到编号%d 的节点,不能进行修改",newHeroNode.no); } }
结果展示
删除
思路
根据传入的no值进行查询节点,若找到待删除的节点,若该节点为尾节点,则将该节点的上一个的下一个节点指向该节点的下一个节点(空),若该节点不为空,则还要将该节点的下一个节点的上一个节点指向该节点的前置 节点;
代码实现
public void del(int no){ //判断当前链表是否为空 if (head.next==null){//空链表 System.out.println("链表为空,无法删除"); return; } HeroNode2 temp=head;//辅助变量(指针) boolean flag=false;//标志是否找到待删除节点的前一个 while (true){ if (temp==null){//表示已经到链表的最后节点的最后一位 break; } if (temp.no==no){//找到待删除节点temp flag=true; break; } temp=temp.next;//temp后移,遍历 } if (flag){//找到 //删除 temp.pre.next=temp.next; //这里代码有危险,如果是最后一个点,temp.next为空,下面这句话执行就会有问题 //所以这里可以进行判断,如果是最后一个节点,就不需要执行下面的的代码 if (temp.next!=null){//说明要删除的不是最后 一个节点 temp.next.pre=temp.pre; } }else{ System.out.printf("没有找到要删除的%d 的节点,不能进行修改",no); } }
效果展示
根据编号进行排序
思路:
可以在之前的添加方法上做一个扩展,首先和之前一样进行判断,如果当前在链表的最后,则直接进行插入操作,然后判断当前节点的下一个元素的编号是否小于新增节点编号,若大于当前新增节点,则也直接进行一个新增操作,另外的,如果当前元素的下一个节点的编号等于当前新增节点编号,表明该新增节点已经存在,则输出无法插入,最后,最重要的是插入操作,之前的插入都是在链表的最后进行插入操作,而现在可能出现在链表中间进行数据的插入,所以要对插入操作做一个变化,具体如入菜代码所示
代码实现
//根据编号进行添加排序 public void addByOrder(HeroNode2 heroNode2){ //因为头节点不能动,因此我们需要一个辅助遍历temp HeroNode2 temp = head; //遍历链表,找到最后 boolean flag=false; while (true) { // 找到链表的最后 if (temp.next == null) { break;//直接添加在链表的最后 } if (temp.next.no>heroNode2.no){ break; }else if (temp.next.no== heroNode2.no){//该编号节点已经存在 flag=true; break; } //如果没有找到,将temp后移 temp = temp.next; } if (flag){ System.out.printf("准备插入的节点编号 %d已经存在了,不能加入\n", heroNode2.no); }else { //当退出while循环的时候,temp就指向了链表的最后 //形成一个双向链表 heroNode2.next=temp.next;//将新增链表的下一个元素指向当前节点的下一个节点 temp.next=heroNode2; heroNode2.pre=temp; } }
二、单向环型链表
约瑟夫问题:
单向环型链表介绍:
链表的尾节点指向链表的头节点,单向链表,表明链表不可回查
构建单向环型链表
思路:
- 先创建第一个节点,让frist指向该节点,并形成环型
- 后面当我们每创建一个新的节点,就把该节点,加入到已有的环型链表中即可
代码实现:
//创建一个first节点,当前没有 编号 private Boy first = new Boy(-1); //添加小孩节点,构成一个环型的链表 public void addBoy(int nums) {//传入要添加的节点个数 //对nums的值作一个数据校验 if (nums < 1) {//表明至少应该有一个 System.out.println("nums的值不正确!"); return; } Boy curBoy = null;//辅助指针,帮助构建环型链表 //使用for循环创建我们的环型链表 for (int i = 1; i < nums; i++) { //根据编号创建小孩节点 Boy boy = new Boy(i); //如果是第一个小孩节点 if (i == 1) { first = boy;//将第一个之前预定的节点设为boy first.setNext(first);//将boy的下一个节点指向它自己 curBoy = first;//让curBoy指向第一个小孩 } else {//如果不是第一个节点 curBoy.setNext(boy); boy.setNext(first); curBoy = boy;//让curBoy往下移动一位 } } }
效果演示
遍历单项环型链表
思路:
- 先让一个辅助指针(变量)curBoy,指向first节点
- 然后通过一个while循环遍历该环型链表curBoy.next==first结束
代码实现
//遍历当前环型链表 public void showBoy() { //判断链表是否为空 if (first == null) { System.out.println("没有任何小孩!"); return; } //因为first不能动,所以可以使用一个辅助指针完成遍历 Boy curBoy = first; while (true) { System.out.printf("小孩的编号%d \n",curBoy.getNo()); if (curBoy.getNext()== first){//说明已经遍历完毕 break; } curBoy=curBoy.getNext();//curBoy后移 } }
三、单项环型链表与约瑟夫问题
需求:
根据用户的输入,生成一个小孩出圈的顺序
- 需要创建一个辅助指针(变量),helper,事先要指向环型链表的最后的这个节点;
- 小孩报数前,先让first和helper移动k-1次到k小孩这里来
- 当小孩报数的时候,让first和helper指针同时移动m-1次(因为自身也需要进行报数);
- 这时就可以将first指向小孩节点出圈
first=first.next; helper.next=first;
原来first指向的节点就没有任何引用,就会被回收
编码实现:
//根据用户的输入,计算出小孩出圈的顺序 /** * @param starNO 表示从第几个小孩开始数数 * @param countNum 表示数几下 * @param nums 表示最初有多少个小孩在圈中 */ public void countBoy(int starNO, int countNum, int nums) { //先对数据进行校验 if (first == null || starNO < 1 || starNO > nums) { System.out.println("您的参数输入有误,请重新输入"); return; } //创建辅助指针,帮助小孩完成出圈 Boy helper = first; while (true) {//将helper指向最后一个节点 if (helper.getNext() == first) {//说明helper指向最后的一个节点 break; } helper=helper.getNext(); } //小孩报数前,先让first和helper移动k-1次 for (int j = 0; j < starNO-1; j++) { first=first.getNext(); helper=helper.getNext(); } //当小孩报数时,让first和helper指针同时移动m-1次,然后出圈 //这里是一个循环的操作,知道圈中只有一个节点 while (true){ if (helper==first){//说明圈中只有一个节点break; } //让first和helper同时移动count-1次,出圈 for (int j = 0; j < countNum-1; j++) { first=first.getNext(); helper=helper.getNext(); } //这时first指向的节点,就是要出圈的小孩节点 System.out.printf("小孩%d出圈\n",first.getNo()); //这时将first指向的小孩节点出圈 first=first.getNext(); helper.setNext(first); } System.out.printf("最后留在圈中的小孩的编号%d\n",first.getNo()); }}
效果展示
如果感觉内容写的还不错的话,一键三连不迷路!!!!
后面将会更新更多学习内容,一起学习吧!!!!!!