本篇文章给大家带来了关于java的相关知识,其中主要介绍了关于数据结构的相关内容,包括了单链表与OJ题,下面一起来看一下,希望对大家有帮助。
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链表是一种物理存储结构上非连续存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的 。
通俗点,就是每个元素是一个节点,然后用一个指针域给后面的节点连起来,第一个节点没有前驱,最后一个节点没有后继。
实际中要实现的链表的结构非常多样,以下情况组合起来就有8种链表结构:
1. 单向、双向 2. 带头、不带头 3. 循环、非循环
我们重点讲解单向非循环链表和双向非循环链表,同时这两个也是笔试中考的比较多的。
因为链表的每个元素是一个节点,所以我们采取内部类的方式,而我们还需要定义一个头节点的引用,来始终指向头节点。
public class MySingleList { private ListNode head; //引用头节点 // 链表每个元素是一个节点 private class ListNode { private int val; //存放数据元素 private ListNode next; //存放下一个节点地址 //构造方法 public ListNode(int val) { this.val = val; } } }
注意:链表最少有两个域,分别是数据域和指针域,当然你也可以有多个数据域和指针域。
我们还需要实现以下几个常用的方法:
public void addFirst(int data); //头插法 public void addLast(int data); //尾插法 public boolean addIndex(int index,int data); //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标 public boolean contains(int key); //查找关键字key是否在单链表当中 public void remove(int key); //删除第一次出现关键字为key的节点 public void removeAllKey(int key); //删除所有值为key的节点 public int size(); //得到单链表的长度 public void clear(); //清空链表
public void addFirst(int data) { ListNode newNode = new ListNode(data); //把传过来的值放到新的节点中 newNode.next = this.head; //新节点的next指向头节点 this.head = newNode; //使新节点成为头节点 }
因为head默认是指向空的,当链表为null,也不影响这个代码的执行,不信你下来画画图咯。
public void addLast(int data) { ListNode newNode = new ListNode(data); // 如果链表为空的情况 if (this.head == null) { this.head = newNode; return; } // 先找到最后一个节点 ListNode cur = this.head; while (cur.next != null) { cur = cur.next; } cur.next = newNode; }
//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标 private ListNode findIndexPrevNode(int index) { ListNode cur = this.head; while (index - 1 != 0) { cur = cur.next; index--; } return cur; } public boolean addIndex(int index,int data) { // 判断index下标的有效性 if (index < 0 || index > size()) { return false; } // 如果在0下标插入则是头插 if (index == 0) { addFirst(data); //头插 return true; } // 如果在末尾插入则是尾插 if (index == size()) { addLast(data); //尾插 return true; } ListNode newNode = new ListNode(data); //新节点 // 在中间插入 ListNode prevNode = findIndexPrevNode(index); //找到index下标的前一个节点 newNode.next = prevNode.next; //新节点的next被改为index的位置的节点 prevNode.next = newNode; //index位置前一个节点next被改成新节点 return true; }
这个代码我们首先需要找到index下标的前一个节点,先让新节点跟index位置的节点绑定起来,在把index的前一个节点与新节点连起来,这个地方说文字是不清楚的,小伙伴们可以下来按照我这个代码画图就能理解了,也可也直接看博主之前的C语言实现数据结构专栏,那里面有图解哈。
//查找关键字key是否在单链表当中 public boolean contains(int key) { // 当链表为空的情况 if (this.head == null) { return false; } ListNode cur = this.head; // 遍历列表 while (cur != null) { if (cur.val == key) { return true; //找到了返回true } cur = cur.next; } return false; //找不到返回false }
思路很简单,遍历一遍链表,找到 cur 为空位置,如果有返回true,没有返回false,交给小伙伴自己下来画图咯。
//删除第一次出现关键字为key的节点 public void remove(int key) { if (this.head == null) { return; } ListNode cur = this.head; // 如果删除的是key为头节点 if (this.head.val == key) { this.head = head.next; return; } // 这里不能是cur!=null, 不然会越界!!! while (cur.next != null) { // 找到 key 的前一个节点 if (cur.next.val == key) { //当前的cur为key的前一个节点 cur.next = cur.next.next; //cur链接到key的后一个节点 return; } cur = cur.next; } }
这里我们需要找到key的前一个节点,然后进行跟key后面的节点绑定即可,当key对应节点没人引用了,则会被自动回收掉。
//删除所有值为key的节点 public void removeAllKey(int key) { if (this.head == null) { return; } // 采用前后指针的方法 ListNode cur = this.head; ListNode prev = this.head; while (cur != null) { if (cur.val == key) { prev.next = cur.next; //跳过key节点指向下一个节点 } else { prev = cur; } cur = cur.next; } // 判断第一个节点是不是key if (this.head.val == key) { this.head = this.head.next; //head指向下一个节点 } }
这里大家伙先自己看看,后面讲解OJ题会有这道题详解的。
我相信这两个方法就不需要多说了吧?遍历?直接头指针置null?这不就简单了吗,这里就不写了哈,交给各位了!
这个才是今天的重头戏,不是篮球哥不画图,是因为前面的图太简单了,小伙伴们结合着代码也能自己画出来,但是,对于OJ题,大家伙下去还是得画图的,相信看完这几道题,你会爱上数据结构的。
题目:给你一个链表的头节点
head
和一个整数val
,请你删除链表中所有满足Node.val == val
的节点,并返回 新的头节点 。
这个题我们可以用前后指针的思路来做,这样也比较通俗易懂,更适合初学者,大概的思路是这样的:我们可以定义一个cur和first的引用,如果碰到相等,也就是first.val == val,我们则让cur的next指向first的下一个节点,如果不相等,则让cur走到first的位置,最后first往后走一步,图解:
这里还没有完,如果第一个节点的值也是val呢?所以最后我们别忘了进行一个判断,那么最终的代码是这样的:
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) { if (head == null) { return null; } ListNode cur = head; ListNode first = head; while (first != null) { if (first.val == val) { cur.next = first.next; } else { cur = first; } first = first.next; } // 判断头节点的值是否也是val if (head.val == val) { head = head.next; } return head; }
题目:给你单链表的头节点
head
,请你反转链表,并返回反转后的链表。
这个题我们可以先取到头节点,后续的节点都进行头插法即可?我们取到头节点,并且先将头节点的next置空,但是这样一来,就找不到后面的节点了,所以我们还需要有一个curNext引用来记录要反转节点的下一个节点:
我们的思路是这样的:首先找到头节点的next置空,cur走到curNext位置,curNext往前走,使得cur位置的next指向头节点,头节点cur再次成为新的头节点,当curNext走到null的时候循环结束。
public ListNode reverseList(ListNode head) { // 空链表的情况 if (head == null) { return null; } ListNode cur = head; ListNode curNext = cur.next; head.next = null; while (curNext != null) { cur = curNext; curNext = curNext.next; cur.next = head; head = cur; } return head; }
题目:输入一个链表,输出该链表中倒数第k个结点。
这个题也是很简单的一道题,可以采用前后指针法,先让first指针走k步,走完之后slow和first一起走,这样slow和first之间就相差了k步,当first为null时,slow就是倒数第k个节点,在这个过程中,我们还要判断k的合法性,如果k小于等于0?或者k大于链表的长度呢?于是我们就能写出如下的代码:
public ListNode FindKthToTail(ListNode head,int k) { // 判断k的合法性 if (k <= 0 || head == null) { return null; } ListNode first = head; ListNode slow = head; // 先让first走k步 while (k != 0) { // k的长度大于链表的长度 if (first == null) { return null; } first = first.next; k--; } // 一起走,当first为null,slow就是倒数第k个节点 while (first != null) { first = first.next; slow = slow.next; } return slow; }
题目:现有一链表的头指针 ListNode* pHead,给一定值x,编写一段代码将所有小于x的结点排在其余结点之前,且不能改变原来的数据顺序,返回重新排列后的链表的头指针。
这个题的思路我们可以这样做,既然是按照给定的值x进行分割,那么我们设定两个盘子,盘子A放小于x的节点,盘子B放大于x的节点,最后把这两个盘子的节点连起来,放回盘子A的头节点即可!
public ListNode partition(ListNode pHead, int x) { if (pHead == null) { return null; } ListNode headA = null; ListNode headB = null; ListNode curA = null; ListNode curB = null; ListNode cur = pHead; while (cur != null) { if (cur.val < x) { // 第一次放入A盘子 if (headA == null) { headA = cur; curA = cur; } else { curA.next = cur; curA = cur; } } else { // 第一次放入B盘子 if (headB == null) { headB = cur; curB = cur; } else { curB.next = cur; curB = cur; } } cur = cur.next; } // 如果A盘子为空 if (headA == null) { return headB; } curA.next = headB; // 避免B盘子尾节点形成环 if (headB != null) { curB.next = null; } return headA; }
题目:对于一个链表,请设计一个时间复杂度为O(n),额外空间复杂度为O(1)的算法,判断其是否为回文结构。
给定一个链表的头指针A,请返回一个bool值,代表其是否为回文结构。保证链表长度小于等于900。
这个题有要求的,要求空间复杂度为O(1),并且还得在O(n)的时间复杂度下,那我们就原地解决这个题,我们可以分为三个步骤,首先找到中间节点,然后把中间节点往后的节点进行反转,最后左右两个指针同时往中间走。如果光看下面代码看不懂,可以结合着代码画图才能理解更透彻哦!
public boolean chkPalindrome(ListNode A) { if (A == null) { return false; } // 只有一个节点的情况 if (A.next == null) { return true; } // 首先找到中间节点 ListNode first = A; ListNode slow = A; while (first != null && first.next != null) { first = first.next.next; slow = slow.next; } // 走到这,slow是链表的中间节点,采用头插法反转slow后续的节点 first = slow.next; ListNode cur = slow; while (first != null) { cur = first; first = first.next; cur.next = slow; //链接前一个节点 slow = cur; //更新头节点的位置 } // 走到这,反转完毕,cur指向最后一个节点,让slow等于A,往中间找 slow = A; while (slow != cur) { if (slow.val != cur.val) { return false; } // 偶数的情况下需要特殊判断 if (slow.next == cur) { return true; } slow = slow.next; cur = cur.next; } return true; }
题目:给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ,请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点,返回 null 。
题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。
注意,函数返回结果后,链表必须 保持其原始结构 。
这个题我们可以这样做,长链表先走两个链表的长度差的步数,因为相交之后的节点都是一样的个数,所以走了差值后,就两个链表一起往后走,相等了则就是相交节点。
public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) { if (headA == null || headB == null) { return null; } ListNode longList = headA; //longList始终记录长的链表 ListNode shortList = headB; // 分别求出两个链表的长度 int lenA = 0; int lenB = 0; ListNode cur = headA; while (cur != null) { lenA++; cur = cur.next; } cur = headB; while (cur != null) { lenB++; cur = cur.next; } int len = lenA - lenB; // 如果B链表长于A链表 if (len < 0) { // 修正相差长度 len = lenB - lenA; longList = headB; //longList始终记录长的链表 shortList = headA; } // 让长链表先走差值len步,然后同步走,相等了即为相交节点 while (len != 0) { longList = longList.next; len--; } while (longList != shortList) { longList = longList.next; shortList = shortList.next; } // 如果两个链表走到了null,则没有中间节点返回null,如果有,返回任意一个即可 return longList; }
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以上就是Java数据结构之单链表与OJ题的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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