一、链表基本概念和基本代码实现

🍃 动态数组有个明显的缺点： 可能会造成内存空间的大量浪费 🍃 能否用到多少就申请多少内存： 链表可以办到

🍃 链表是一种链式存储的线性表，所有元素的 内存地址不一定是连续的

🍀 链表（LinkedList）中有 size 属性【记录着链表中元素的个数、节点的个数】 🍀 链表中的 first 被称作 头指针【它引用着链表中的第一个节点（头节点）】

🍀 链表中的元素是存储在 Node 节点中的，一个 Node 节点可被简单看作是一个元素 🍀 Node 也是一个类 🍀 Node 节点中的 element 属性是该 Node 节点 存储的数据 🍀 Node 节点中的 next 属性引用着下一个节点（ next 存储着下一个节点的内存地址） 🍀 尾节点的 next 属性不存储任何内容（① 引用着 null；② 指向 null）

public class LinkedList<E> {
    private int size;

    private Node<E> first;

    private static class Node<E> {
        E element;
        Node<E> next;

        public Node(E element, Node<E> next) {
            this.element = element;
            this.next = next;
        }
    }
}

二、链表、动态数组整合（面向接口编程）

🧡 ArrayList、 LinkedList 继承（extends）抽象类 AbstractList 🧡 抽象类 AbstractList 抽取 ArrayList 和 LinkedList 的公共代码，并实现（implements）了 List 接口 🧡 List 接口定义了 LinkedList 和 ArrayList 要实现的全部代码

; 三、clear()

🧡 没有被引用的对象会被 Java 的垃圾回收器自动回收

   public void clear() {
       size = 0;
       first = null;
   }

四、add(int index, E element)

🌼 要往 index 位置插入元素 🌼 找到 index - 1 位置的节点（记作： prev） 🌼 让新节点（记作： newNode）的 next 指向 prev.next（是新节点的下一个节点） 🌼 让 prev 的 next 指针指向新节点（记作： newNode） 🌼 size++

; (1) 找到 index 位置的节点

☃️ 要找 0 号位置的节点【first 头指针指向的就是 0 号位置的节点】 ☃️ 要找 1 号位置的节点【first 头指针的 next 指向的就是 1 号位置的节点】 ☃️ 要找 2 号位置的节点【first 头指针的 next 的 next 指向的就是 2 号位置的节点】 ☃️ 要找0号位置的节点是0次 next，要找1号位置的节点是1次 next，要找2号位置的节点是2次 next，要找 index 位置的节点是 index 次 next


    private Node<E> node(int index) {
        rangeCheck(index);

        Node<E> moveNode = first;

        for (int i = 0; i < index; i++) {
            moveNode = moveNode.next;
        }

        return moveNode;
    }

(2) get(int index) 和 set(int index, E element)

🌴 因为 node() 方法返回了 index 位置的节点，所以 get(int index) 方法（ 返回 index 位置的元素 ）方法也得以实现 🌴 因为 node() 方法返回了 index 位置的节点，所以 set(int index, E element) 方法（ 设置 index 位置的元素为 element ）方法也得以实现

    @Override
    public E get(int index) {
        Node<E> node = node(index);
        return node.element;
    }

    @Override
    public E set(int index, E element) {
        Node<E> node = node(index);
        E old = node.element;

        node.element = element;
        return old;
    }

(3) add(int index, E element)

🍀 编写链表代码过程中，要注意边界测试 🍀 比如 index 为 0、 size – 1、 size 时

    @Override
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheck4Add(index);

        if (index == 0) {
            first = new Node<>(element, first);
        } else {

            Node<E> prev = node(index - 1);

            prev.next = new Node<>(element, prev.next);
        }

        size++;
    }

五、remove(int index)

    @Override
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        Node<E> node = first;

        if (index == 0) {
            first = node.next;
        } else {
            Node<E> prev = node(index - 1);
            node = prev.next;

            prev.next = node.next;
        }

        size--;

        return node.element;
    }

🌴 注意 index 等于 0 的时候

六、indexOf(E element)

🌴 遍历整个链表，取值比较

    @Override
    public int indexOf(E element) {
        Node<E> moveNode = first;

        if (element == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (null == moveNode.element) return i;
                moveNode = moveNode.next;
            }
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                if (element.equals(moveNode.element)) return i;
                moveNode = moveNode.next;
            }
        }

        return ELEMENT_NOT_FOUND;
    }

七、三个 Leetcode 的练习题

(1) 删除链表中的节点

题目地址：https://leetcode.cn/problems/delete-node-in-a-linked-list/

🌼有一个单链表的 head，我们想删除它其中的一个节点 node 🌼 给你一个需要删除的节点 node 🌼 你无法访问第一个节点 head

🌼 链表的所有值都是唯一的 🌼 给定的节点 node 不是链表中的最后一个节点

🌼 删除节点并不是指从内存中删除它

而是： ① 给定节点的值不应该存在于链表中 ② 链表中的节点数应该减少 1 ③ node 前面的所有值顺序相同 ④ node 后面的所有值顺序相同


class Solution {
    public void deleteNode(ListNode node) {
        node.val = node.next.val;
        node.next = node.next.next;
    }
}

🍃 用 要被删除的节点（delNode）的下一个节点的值（delNode.next.val）覆盖 delNode 的值 🍃 delNode 的 next 指向 delNode 的 next 的 next

(2) 反转一个链表

leetcode-cn.com/problems/re…

; ① 递归反转一个链表


class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) return head;

        ListNode newHead = reverseList(head.next);

        head.next.next = head;
        head.next = null;

        return newHead;
    }
}

② 迭代反转一个链表


class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) return head;

        ListNode newHead = null;

        while (head != null) {
            ListNode tmp = head.next;

            head.next = newHead;
            newHead = head;
            head = tmp;
        }

        return newHead;
    }
}

(3) 判断一个链表是否有环（快慢指针）

leetcode.cn/problems/li…


class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) return false;

        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head.next;

        while (slow != fast) {
            if (fast == null || fast.next == null) return false;

            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }

        return true;
    }
}

完整代码：https://gitee.com/zgq666good/datastructureandalgorithm.git

如有错误请不吝赐教

【数据结构与算法】2、链表（简单模拟 Java 中的 LinkedList 集合，反转链表面试题）