数据结构包括：
- 线性结构（数组、队列、链表、栈）
- 数据元素存在一对一的线性关系
- 有两种不同的存储结构顺序存储结构（数组）和链式存储结构（链表）
- 链式存储的线性表称为链表，链表中的存储元素不一定是连续的
- 非线性结构
- 二维数组、多维数组、广义表、树结构、图结构
1.稀疏数组（sparseArray）
当一个数组中大部分元素为0，或者为同一个数值时，可以使用稀疏数组来保存该数组。 稀疏数组的处理方法是：
- 1 记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值
- 2 把具有不同值的元素的行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模
二维数组转稀疏数组的思路
- 1 遍历原始的二维数组，得到有效的数据个数sum
- 2 根据sum就可以创建稀疏数组sparseArray
- 3 将二维数组的有效数据存入到稀疏数组
稀疏数组转原始的二维数组的思路
- 1 先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数组
- 2 在读取稀疏数组后几行的数据，并赋给原始的二维数组即可
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) {
//创建一个原始的二维数组11*11
//0 表示没有棋子、1表示黑子、2表示蓝子
int chessArr1[][] = new int[11][11];
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
//输出原始的二维数组
System.out.println("原始的二维数组--------------------");
for (int[] row:chessArr1){
for (int data:row){
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
//将二维数组转稀疏数组
//1 先遍历二维数组 得到非0数据的个数
int sum = 0;
for (int i = 0; i < 11; i++) {
for (int j = 0; j < 11; j++) {
if (chessArr1[i][j]!=0){
sum++;
}
}
}
//2 创建对应的稀疏数组
int sparseArray[][] = new int[sum+1][3];
//给稀疏数组赋值
sparseArray[0][0] = 11;
sparseArray[0][1] = 11;
sparseArray[0][2] = sum;
//遍历二维数组，将非0的值存放到稀疏数组中
int count = 0;//用于记录是第几个非0数据
for (int i = 0; i < 11; i++) {
for (int j = 0; j < 11; j++) {
if (chessArr1[i][j]!=0){
count++;
sparseArray[count][0] = i;
sparseArray[count][1] = j;
sparseArray[count][2] = chessArr1[i][j];
}
}
}
//输出稀疏数组的形式
System.out.println();
System.out.println("输出稀疏数组为----------------------------");
for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n",sparseArray[i][0],sparseArray[i][1],sparseArray[i][2]);
}
//将稀疏数组恢复为二维数组
//1 先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数组
int chessArr2[][] = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
//2 在读取稀疏数组后几行的数据(从第二行开始)，并赋给原始的二维数组即可
for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
chessArr2[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
}
System.out.println("恢复后的二维数组--------------------");
for (int[] row:chessArr2){
for (int data:row){
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
}
}
2 队列
- 队列是一个有序列表，可以用数组或者链表来实现
- 遵循先入先出的原则
数组模拟队列
- 当我们将数据存入队列时成为addQueue，addQueue的处理需要两个步骤
- 1 将尾指针往后移，rear+1，当front == rear【空】
- 2 若尾指针rear小于队列的最大下标maxSize-1，则将数据存入rear所指的数组元素中，否则无法存入数据。rear == maxSize-1[队列满]
代码演示：
/**
* @author DSH
* @date 2020/4/7
* @description 数组模拟队列
*/
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key = ' '; //接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop){
System.out.println("l(list): 显示队列");
System.out.println("e(exit): 退出程序");
System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key){
case 'l':
arrayQueue.listQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输出一个数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%d",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
System.out.println("程序退出");
}
}
}
//使用数组模拟队列 - 编写一个arrayQueue类
class ArrayQueue{
private int maxSize;//表示数组的最大容量
private int front;//队列头
private int rear;//队列尾
private int[] arr;//该数组用于存放数据
//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrayMaxSize){
maxSize = arrayMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1;//指向队列头部，分析出front指向队列头的前一个位置
rear = -1;//指向队列尾部，指向队列尾的数据（包含队列尾的数据）
}
//判断队列是否满
private boolean isFull(){
return rear == maxSize-1;
}
//判断队列是否为空
private boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n){
if (isFull()){
System.out.println("队列满，不能加入数据");
return;
}
rear++;
arr[rear] = n;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue(){
if (isEmpty()){
//抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
front++;
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void listQueue(){
if (isEmpty()){
System.out.println("队列空");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);
}
}
//显示队列的头数据，注意不是取数据
public int headQueue(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
return arr[front+1];
}
}
数组模拟环形队列
问题分析并优化
- 目前数组使用一次就不能复用，没有达到复用的效果
- 将这个数组使用算法该进成一个环形的队列（取模）
思路如下：
- 1 front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素，front的初始值=0
- 2 rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间做为约定，rear的初始值=0
- 3 当队列满时，条件是（rear+1）% maxsize == front【满】
- 4 当队列为空的条件，rear == front空
- 5 当我们这样分析，队列中有效的数据个数为（rear+maxSize-front）% maxSize
- 6 修改上述代码，得到一个环形队列
代码实现
/**
* @author DSH
* @date 2020/4/8
* @description 环形数组队列
*/
public class CircleArrayQueue {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例~~~");
CircleArray arrayQueue = new CircleArray(4);//这里设置的4，其队列的有效数据最大数为3
char key = ' '; //接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop){
System.out.println("l(list): 显示队列");
System.out.println("e(exit): 退出程序");
System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符
switch (key){
case 'l':
arrayQueue.listQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输出一个数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是%d",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
System.out.println("程序退出");
}
}
}
//使用数组模拟队列 - 编写一个arrayQueue类
class CircleArray {
private int maxSize;//表示数组的最大容量
//front变量的含义做一个调整：front就指向队列的第一个元素，也就是说arr[front]就是队列的第一个元素，
// front的初始值=0
private int front;//队列头
//rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个空间做为约定，
// rear的初始值=0
private int rear;//队列尾
private int[] arr;//该数组用于存放数据
//创建队列的构造器
public CircleArray(int arrayMaxSize) {
maxSize = arrayMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}
//判断队列是否满
private boolean isFull() {
return (rear+1)%maxSize==front;
}
//判断队列是否为空
private boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列满，不能加入数据");
return;
}
//直接将数据加入
arr[rear] = n;
//将rear后移，这里必须考虑取模
rear=(rear+1)%maxSize;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue() {
if (isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
//这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
//1 先把front对应的值保存到一个临时变量
//2 将front后移,考虑取模
//3 将临时保存的变量返回
int value = arr[front];
front = (front+1)%maxSize;
return value;
}
//显示队列的所有数据
public void listQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列空");
return;
}
//思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
//
for (int i = front; i < front+size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}
//求出当前队列有效数据的个数
public int size(){
return (rear+maxSize-front) % maxSize;
}
//显示队列的头数据，注意不是取数据
public int headQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
return arr[front];
}
}
3 链表（Linked List）
链表是有序的列表，但是它在内存中存储如下
- 链表是以节点的方式来存储，是链式存储
- 每个节点包含data域，next域：指向下一个节点
- 链表的各个节点不一定是连续存放（存储）的
- 链表分带头节点和没有头节点的链表，根据实际的需求来确定
3.1 单链表
3.1.1 添加和遍历
添加
- 1 先创建一个head头节点，作用就是表示单链表的头
- 2 每添加一个节点，就直接加入到链表的最后
遍历
- 通过一个辅助变量，帮助遍历整个链表
代码实现
/**
* @author DSH
* @date 2020/4/9
* @description 单链表按插入节点
*/
public class SingleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建英雄
HeroNode heroNode1 = new HeroNode(1,"宋江","及时雨");
HeroNode heroNode2 = new HeroNode(2,"卢俊义","玉麒麟");
HeroNode heroNode3 = new HeroNode(3,"吴用","智多星");
HeroNode heroNode4 = new HeroNode(4,"林聪","豹子头");
//创建链表
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.add(heroNode1);
singleLinkedList.add(heroNode4);
singleLinkedList.add(heroNode2);
singleLinkedList.add(heroNode3);
singleLinkedList.list();
}
}
//定义一个singlelinkedList 管理英雄
class SingleLinkedList{
//先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体数据
private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
//添加节点到单向链表
//思路 当不考虑编号的顺序时
//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指针temp
HeroNode temp = head;
//遍历链表，找到最后
while (true){
if (temp.next==null){//找到了，跳出循环
break;
}
//如果没有找到，就将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
temp.next = heroNode;
}
//显示链表（遍历）
public void list(){
if (head.next == null){
System.out.println("链表为空");
return;
}
//因为头节点不能动，所以需要一个辅助变量来遍历
HeroNode temp = head.next;
while (true){
//判断是否为空
if (temp == null){
break;
}
System.out.println(temp);
//将temp后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义heroNode，每个heroNode对象就是一个节点
class HeroNode{
public int no;
public String name;
public String nickName;
public HeroNode next;//指向下一个节点
public HeroNode(int hNo,String hName,String hNickName){
this.no = hNo;
this.name = hName;
this.nickName = hNickName;
}
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickName='" + nickName + '\'' +
'}';
}
}
3.1.2 单链表 按照编号顺序添加节点
- 1 首先找到新添加的节点的位置，是通过辅助变量（指针）
- 2 新的节点.next = temp.next
- 3 将temp.next = 新的节点
main{
//按照顺序加入
SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
singleLinkedList.addByOrder(heroNode1);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode4);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode2);
singleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
singleLinkedList.list();
}
class SingleLinkedList{
...
//第二种方式添加英雄时，根据排名将英雄插入指定位置
//（如果有这个排名，则添加失败，并给出提示）
public void addByOrder(HeroNode heroNode){
//因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助指针temp
//因为单链表 我们找的temp是位于添加位置的前一个节点，否则插入不了
HeroNode temp = head;
boolean flag = false;//标识添加的编号是否存在
while (true){
if (temp.next==null){//说明temp已经在链表的最后
break;
}
if (temp.next.no>heroNode.no){//位置找到，就在temp后面插入
break;
}else if (temp.next.no==heroNode.no){//希望添加的heroNode编号已经存在
flag = true;//编号已经存在
break;
}
temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
}
if (flag){//不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号%d已经存在了，不能加入\n",heroNode.no);
}else {
heroNode.next = temp.next;
temp.next = heroNode;
}
}
...
}
3.1.3 单链表 修改节点
main{
//测试修改节点的代码
HeroNode heroNode5 = new HeroNode(2,"卢俊义副本","玉麒麟");
singleLinkedList.update(heroNode5);
System.out.println("修改后的链表");
singleLinkedList.list();
}
//修改节点的信息，根据no编号修改，即no编号不能改
public void update(HeroNode newNode){
if (head.next==null){
System.out.println("链表为空");
return;
}
//找到修改的节点 根据no编号
//定义一个辅助变量
HeroNode temp = head.next;
boolean flag = false;//标识是否找到节点
while (true){
if (temp == null){
break;//遍历完成
}
if (temp.no == newNode.no){
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//判断是否找到要修改的节点
if (flag){
temp.name = newNode.name;
temp.nickName = newNode.nickName;
}else {
System.out.printf("没有找到编号为%d的节点，不能修改\n",newNode.no);
}
}
3.1.4 单链表 删除节点
思路
- 1 先找到需要删除的节点的前一个节点temp
- 2 将temp.next = temp.next.next
- 3 被删除的节点，将不会有其他引用指向，会被垃圾回收机制回收
main{
//删除一个节点
System.out.println("删除后的链表");
singleLinkedList.delete(1);
singleLinkedList.delete(4);
singleLinkedList.list();
}
//删除节点的代码
//- 1 先找到需要删除的节点的前一个节点temp
//- 2 在比较时，是temp.next.no和需要删除的节点的no比较
public void delete(int no){
HeroNode temp = head;
boolean flag = false;//标记是否找到待删除节点
while (true){
if (temp.next==null){
break;
}
if (temp.next.no == no){
//找到的待删除的节点的前一个节点temp
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag){
//可以删除
temp.next = temp.next.next;
}else {
System.out.printf("没有找到要删除的节点%d",no);
}
}
3.1.5 单链表面试题
1）获取单链表的节点的个数
main{
//测试单链表节点个数
System.out.println("单链表节点个数为："+getLength(singleLinkedList.getHead()));
}
//面试题1 获取单链表的节点的个数（如果是带头节点的链表，需求不统计头节点）
public static int getLength(HeroNode head){
if (head.next == null){//空链表
return 0;
}
int length = 0;
//辅助变量，不统计头节点
HeroNode cur = head.next;
while (cur!=null){
length++;
cur = cur.next;
}
return length;
}
2）查找单链表中的倒数第k个节点【新浪面试题】
main{
//测试获取倒数第k个元素
HeroNode res = findLastIndexNode(singleLinkedList.getHead(),1);
System.out.println(res);
}
//面试题2 查找单链表中的倒数第k个节点【新浪面试题】
//思路
//1 编写一个方法，接收head节点，同时接收一个index
//2 index表示是倒数第index个节点
//3 先把链表从头到尾变量，得到链表的总长度getLength
//4 得到size后 从链表的第一个开始遍历（size-index）个，就可以得到
//5 如果找到了 返回节点 否则返回null
public static HeroNode findLastIndexNode(HeroNode head,int index){
if (head.next==null){
return null;
}
//第一个遍历得到链表的长度
int size = getLength(head);
//第二次遍历 size-index位置，倒数第k个节点
//先做一个index校验，边界值判断
if (index<0||index>size){
return null;
}
//定义辅助变量 for循环定位到倒数的index
HeroNode cur = head.next;
for (int i = 0; i < size-index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur;
}
3) 单链表反转【腾讯面试题】
- 1 先定义一个节点reverseHead = new HeroNode();
- 2 从头到尾遍历原来的链表，每遍历一个节点，就将其取出，并放在新的链表的最前端
- 3 原来的链表的head.next = reverseHead.next
main{
//测试链表反转
System.out.println("反转后的链表");
reverseList(singleLinkedList.getHead());
singleLinkedList.list();
}
//面试题3 单链表反转【腾讯面试题】
public static void reverseList(HeroNode head){
//链表为空或者只有一个元素 无需反转
if (head.next==null||head.next.next==null){
return;
}
//定义一个辅助的指针，帮助遍历原来的链表
HeroNode cur = head.next;
HeroNode next = null;//指向当前节点（cur）的下一个节点
HeroNode reverseHead = new HeroNode(0,"","");
//遍历原来的链表 每遍历一个节点，就将其取出，并放在心的链表的最前端
while(cur!=null){
next = cur.next;//先暂时保存当前节点的下一个节点
cur.next = reverseHead.next;//将cur的下一个节点指向新的链表的最前端
reverseHead.next =cur;
cur = next;//cur后移
}
//将head.next指向reverseHead.next 实现反转
head.next = reverseHead.next;
}
4)从尾到头打印单链表 题目的要求是你与打印单链表
- 方式1：先将单链表进行反转操作，然后遍历即可，这样做的问题是会破坏原来的单链表的结构，不建议
- 方式2：可以利用栈这个数据结构，将各个节点压入到栈中，利用栈的先进后出的特点，就实现了逆序打印的效果
main{
System.out.println("逆序打印单链表");//不改变链表的原有结构
reversePrint(singleLinkedList.getHead());
}
//面试题4 逆序打印单链表
public static void reversePrint(HeroNode head){
if (head.next == null){
return;//空链表 不打印
}
//创建一个栈，将各个节点压入栈
Stack<HeroNode> stack = new Stack<>();
HeroNode cur = head.next;
//将链表的所有节点压入栈
while (cur!=null){
stack.push(cur);
cur = cur.next;
}
//将栈中的节点进行打印
while (stack.size()>0){
System.out.println(stack.pop());
}
}
5) 合并两个有序的单链表，合并的链表依然有序
//todo
3.2 双向链表
双向链表遍历、添加、修改、删除
- 1）遍历：遍历方式和单链表一样，可以向前，也可以向后
- 2）添加（默认添加到双向链表的最后）：
- 先找到双向链表的最后的节点
- temp.next = new HeroNode
- newHeroNode.prev = temp
- 3）修改：和单链表一样
- 4）删除：
- 因为是双向链表，因此可以实现自我删除
- 直接找到要删除的节点，比如temp
- temp.pre.next = temp.next
- temp.next.pre = temp.pre
package com.dsh.datastructure.linkedlist;
/**
* @author DSH
* @date 2020/4/10
* @description 双向链表
*/
public class DoubleLinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("双向链表测试");
//创建英雄
HeroNode2 heroNode1 = new HeroNode2(1,"宋江","及时雨");
HeroNode2 heroNode2 = new HeroNode2(2,"卢俊义","玉麒麟");
HeroNode2 heroNode3 = new HeroNode2(3,"吴用","智多星");
HeroNode2 heroNode4 = new HeroNode2(4,"林冲","豹子头");
DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
//添加
doubleLinkedList.add(heroNode1);
doubleLinkedList.add(heroNode2);
doubleLinkedList.add(heroNode3);
doubleLinkedList.add(heroNode4);
System.out.println("添加链表的输出");
doubleLinkedList.list();
//修改
HeroNode2 heroNode5 = new HeroNode2(4,"林冲副本","豹子头");
doubleLinkedList.update(heroNode5);
System.out.println("修改链表的输出");
doubleLinkedList.list();
//删除
System.out.println("删除后链表的输出");
doubleLinkedList.delete(3);
doubleLinkedList.list();
//顺序添加
System.out.println("顺序添加链表后的输出");
System.out.println("向中间添加");
doubleLinkedList.addByOrder(heroNode3);
doubleLinkedList.list();
System.out.println("向后添加");
HeroNode2 heroNode6 = new HeroNode2(5,"公孙胜","入云龙");
doubleLinkedList.addByOrder(heroNode6);
doubleLinkedList.list();
}
}
class DoubleLinkedList{
private HeroNode2 head = new HeroNode2(0,"","");
public HeroNode2 getHead() {
return head;
}
//添加一个节点到双向链表的最后
public void add(HeroNode2 heroNode){
//因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助指针temp
HeroNode2 temp = head;
//遍历链表，找到最后
while (true){
if (temp.next==null){//找到了，跳出循环
break;
}
//如果没有找到，就将temp后移
temp = temp.next;
}
//当退出while循环时，temp就指向了链表的最后
//形成一个双向链表
temp.next = heroNode;
heroNode.prev = temp;
}
//第二种方式添加英雄时，根据排名将英雄插入指定位置
//（如果有这个排名，则添加失败，并给出提示）
public void addByOrder(HeroNode2 heroNode){
//因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助指针temp
//因为单链表 我们找的temp是位于添加位置的前一个节点，否则插入不了
HeroNode2 temp = head;
boolean flag = false;//标识添加的编号是否存在
while (true){
if (temp.next==null){//说明temp已经在链表的最后
break;
}
if (temp.next.no>heroNode.no){//位置找到，就在temp后面插入
break;
}else if (temp.next.no==heroNode.no){//希望添加的heroNode编号已经存在
flag = true;//编号已经存在
break;
}
temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
}
if (flag){//不能添加，说明编号存在
System.out.printf("准备插入的英雄的编号%d已经存在了，不能加入\n",heroNode.no);
}else {
//如果加在了链表最后，不需要浪费一个null空指针
System.out.println("-------temp.next=="+temp.next);
if (temp!=null) {
heroNode.next = temp.next;
}
heroNode.prev = temp;
temp.next = heroNode;
temp.prev = heroNode;
}
}
//修改节点的信息，根据no编号修改，即no编号不能改，与单链表几乎一样
public void update(HeroNode2 newNode){
if (head.next==null){
System.out.println("链表为空");
return;
}
//找到修改的节点 根据no编号
//定义一个辅助变量
HeroNode2 temp = head.next;
boolean flag = false;//标识是否找到节点
while (true){
if (temp == null){
break;//遍历完成
}
if (temp.no == newNode.no){
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
//判断是否找到要修改的节点
if (flag){
temp.name = newNode.name;
temp.nickName = newNode.nickName;
}else {
System.out.printf("没有找到编号为%d的节点，不能修改\n",newNode.no);
}
}
//双向链表删除一个节点
//1对于双向链表，可以直接找到要删除的节点
//2找到后，自我删除即可
public void delete(int no){
//判断当前链表是否为空
if (head.next==null){
System.out.println("链表为空，无法删除");
return;
}
HeroNode2 temp = head.next;//辅助指针
boolean flag = false;//标记是否找到待删除节点
while (true){
if (temp==null){//已经到链表的最后节点的next
break;
}
if (temp.no == no){
//找到的待删除的节点的前一个节点temp
flag = true;
break;
}
temp = temp.next;
}
if (flag){
//可以删除
temp.prev.next = temp.next;
//不是最后一个节点，才能将删除节点的prev节点指向待删除节点的perv
if (temp.next!=null) {
temp.next.prev = temp.prev;
}
}else {
System.out.printf("没有找到要删除的节点%d",no);
}
}
//显示双链表（遍历）
public void list(){
if (head.next == null){
System.out.println("链表为空");
return;
}
//因为头节点不能动，所以需要一个辅助变量来遍历
HeroNode2 temp = head.next;
while (true){
//判断是否为空
if (temp == null){
break;
}
System.out.println(temp);
//将temp后移
temp = temp.next;
}
}
}
//定义双向链表节点heroNode2，每个heroNode对象就是一个节点
class HeroNode2{
public int no;
public String name;
public String nickName;
public HeroNode2 next;//指向下一个节点
public HeroNode2 prev;//指向上一个节点
public HeroNode2(int hNo,String hName,String hNickName){
this.no = hNo;
this.name = hName;
this.nickName = hNickName;
}
@Override
public String toString() {
return "HeroNode{" +
"no=" + no +
", name='" + name + '\'' +
", nickName='" + nickName + '\'' +
'}';
}
}
3.3 单向环形链表场景（约瑟夫问题）
JosePhu（约瑟夫、约瑟夫环）问题：
设编号为1，2，... n的n个人围坐一圈，约定编号为k（1<=k<=n）的人从1开始报数，数到m的那个人出列，他的下一位又从1开始报数，数到m的打个人又出列，以此类推，直到所有人都出列为止，由此产生一个出队编号的序列：
假设
n = 5,即有5个人
k = 1,从第一个人开始报数
m = 2,数两下
1）构建一个单向的环形链表
- 1 先创建第一个节点，让first指向该节点，并形成环形
- 2 之后当我们没创建一个新的节点，就把该节点加入到已有的环形链表中即可
2）遍历环形链表
- 1 先让一个辅助指针（变量）curBoy，指向first节点
- 然后通过一个while循环遍历该环形链表即可curBoy.next == first
3）根据用户的输入，生成一个出圈的顺序
- 1 需要创建一个辅助指针（变量）helper，事先应该指向环形链表的最后一个节点
- 2 报数前，先让first和helper移动k-1次
- 3 当报数时，让first和helper同时移动m-1次
- 4 这时可以将first指向的节点出圈（删除）,原来first指向的节点由于没有指向它的引用，被回收
- first = first.next
- helper.next = first
完整代码
/**
* @author DSH
* @date 2020/4/10
* @description
* JosePhu（约瑟夫、约瑟夫环）问题：
* 设编号为1，2，... n的n个人围坐一圈，约定编号为k（1<=k<=n）的人从1开始报数，数到m的那个人出列，
* 他的下一位又从1开始报数，数到m的打个人又出列，以此类推，直到所有人都出列为止，由此产生一个出队编号的序列
*/
public class Josepfu {
public static void main(String[] args) {
//构建和遍历的测试
CircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList();
circleSingleLinkedList.addBoy(5);
circleSingleLinkedList.showBoy();
//测试小孩出圈
circleSingleLinkedList.countBoy(1,2,5);
}
}
//创建一个环形的单向链表
class CircleSingleLinkedList{
//创建一个first节点，当前没有编号
private Boy first = null;
//添加小孩节点，构建成一个环形的链表
public void addBoy(int nums){
// 校验，至少需要两个小孩才能玩
if (nums<2){
System.out.println("nums的值不正确 至少为2");
return;
}
//用for循环创建环形链表
Boy curBoy = null;
for (int i = 1; i <= nums; i++) {
//根据编号 创建小孩节点
Boy boy = new Boy(i);
if (i==1){
first = boy;
first.setNext(first);//构成环
curBoy = first;//让curBoy指向第一个小孩
}else {
curBoy.setNext(boy);//cur指向新的boy
boy.setNext(first);//新的boy指向first
curBoy = boy;//curBoy重新赋值
}
}
}
//遍历当前链表
public void showBoy(){
if (first==null){
System.out.println("链表为空");
return;
}
//由于first不能动，因此仍然使用辅助指针完成遍历
Boy curBoy = first;
while (true){
System.out.printf("小孩的编号为%d\n",curBoy.getNo());
if (curBoy.getNext() == first){
//已经遍历完毕
break;
}
curBoy = curBoy.getNext();//curBoy后移
}
}
/**
* 根据用户的输入 计算出出圈的顺序
*
* @param startNo 从第几个开始数
* @param countNum 表示数几下
* @param nums 表示最初共有多少boy在圈中
*/
public void countBoy(int startNo,int countNum,int nums){
if (first==null||startNo<1||startNo>nums){
System.out.println("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;
//需要创建一个辅助指针（变量）helper，事先应该指向环形链表的最后一个节点
while (true){
if (helper.getNext()==first){//helper指向最后的小孩节点
break;
}
helper = helper.getNext();
}
//报数前，先让first和helper移动k-1次
for (int i = 0; i < startNo-1; i++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//当报数时，让first和helper同时移动countNum-1次
//循环操作，直到圈中只有一个节点
while (true){
if (helper==first){//圈中只有一个节点
break;
}
//让first和helper同时移动countNum-1次
for (int i = 0; i < countNum-1; i++) {
first = first.getNext();
helper = helper.getNext();
}
//此时 first指向的是要出圈的节点
System.out.printf("小孩%d出圈\n",first.getNo());
//然后将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编号%d\n",first.getNo());
}
}
//创建一个boy 表示一个节点
class Boy{
private int no;
private Boy next;
public Boy(int no){
this.no = no;
}
public int getNo() {
return no;
}
public void setNo(int no) {
this.no = no;
}
public void setNext(Boy next) {
this.next = next;
}
public Boy getNext() {
return next;
}
}
