数据结构与算法学习——单链表相关算法
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前言
使用java实现单链表
编写代码实现单链表的反转
将两个有序单链表合并为一个有序单链表
返回链表中倒数第K个结点
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前言
使用java实现单链表
建立Node节点类的代码如下：
public class Node { Integer data; Node next; public Node(Integer data) { this.data = data; } @Override public String toString() { return "Node{" + "data=" + data + '}'; } }
建立链表类并编写链表类的添加节点和遍历方法。
public class LinkedList { Node head; /*** * 添加节点的方法 * @param node 待添加节点 */ public void addNode(Node node) { if(this.head == null) { //如果当前头节点为空，那么将传入的节点作为头节点 this.head = node; return; } //由于单链表的头节点不可移动，所以我们使用一个临时指针来辅助我们添加节点。 Node temp = head; while(true) { if(temp.next == null) { break; } temp = temp.next; } //退出循环时，temp节点指向链表最后一个节点，此时将传入节点挂在temp之后即可 temp.next = node; } /*** * 遍历链表的方法 */ public void list() { if(this.head == null) { System.out.println("链表为空，无法遍历！"); return; } Node temp = head; while(true) { if(temp == null) { break; } System.out.println(temp); temp = temp.next; } } }
编写代码实现单链表的反转
这里使用递归来完成单链表的反转，这个算法的思路大体如下：
假设现在有一条单链表：1-2-3-4-NULL，在每次进入倒置函数reverse之前，需要对传入的节点进行判断，当传入的节点为空或者传入节点的next指针域为空时，证明该链表不需要反转，直接返回该节点。
当传入节点的指针域不为空时，将该节点的下一个节点的next域指向自己，同时将该节点的next指针域置为空，这样就形成了局部意义上的链表节点反转，由于我们使用了递归，并设置了递归退出条件（当前传入节点为空或者当前传入节点的next指针域为空），所以我们可以使用这个思路，完成对链表的反转。
实现代码如下：
/*** * * @param head * @return */ public static Node reverse(Node head) { if(head == null || head.next == null) { //如果进入这个if块中，证明当前head与其之后结点形成的链表不需要反转 //例如1-2-3-4中的4不需要反转，直接返回该节点即可 return head; } //如果链表长度大于等于2，进行递归 Node reverseNode = reverse(head.next); //将当前节点下一个节点的next指针域指向自己 head.next.next = head; //将当前节点的next指针域置空 head.next = null; return reverseNode; }
创建一个链表：1-2-3-4-5，测试代码与结果如下：
LinkedList linkedList = new LinkedList(); for (int i = 0; i < 5; i++) { linkedList.addNode(new Node(i + 1)); } System.out.println("反转前:"); linkedList.list(); LinkedList reverseList = new LinkedList(reverse(linkedList.head)); System.out.println("反转后:"); reverseList.list();
运行结果：
将两个有序单链表合并为一个有序单链表
将A链表：1-2-3-null与B链表2-3-6-null合并为一张有序链表，解题思路如下：
新建一个链表temp，然后使用指针遍历AB链表，对每一次遍历出来的节点的data值进行比较，将data值较小的节点从原链表中摘除，然后加到temp链表中，直到有一条链表被摘空。
此时如果A链表被摘空，那么将B链表剩余的节点挂在temp节点的最后面，由于B链表和temp链表本来就是有序的，所以得出的结果仍然是一个有序列表，反之亦然。
代码实现：
/*** * 合并两个有序链表 * @param list1 链表1 * @param list2 链表2 * @return */ public static LinkedList mergeTwoList(LinkedList list1,LinkedList list2) { //创建一个 LinkedList temp = new LinkedList(new Node(Integer.MIN_VALUE)); Node cur = temp.head; while(list1.head != null && list2.head != null) { if(list1.head.data < list2.head.data) { cur.next = list1.head; list1.head = list1.head.next; } else { cur.next = list2.head; list2.head = list2.head.next; } //每一次循环后都需要将cur后移 cur = cur.next; } //退出循环时，至少有一个链表为空 //如果是第一个链表为空，那么将cur.next指向第二个链表的头节点，由于第二个链表本身就是有序的，所以合并后仍然有序 if(list1.head == null) { cur.next = list2.head; } if(list2.head == null) { cur.next = list1.head; } //由于temp的第一个节点为MIN_VALUE，为无效节点，所以返回下一个 return new LinkedList(temp.head.next); }
测试代码及结果：
LinkedList list1 = new LinkedList(); list1.addNode(new Node(1)); list1.addNode(new Node(2)); list1.addNode(new Node(4)); System.out.println("链表1为:"); list1.list(); LinkedList list2 = new LinkedList(); list2.addNode(new Node(1)); list2.addNode(new Node(3)); list2.addNode(new Node(4)); System.out.println("链表2为:"); list2.list(); LinkedList result = mergeTwoList(list1,list2); System.out.println("合并结果为:"); result.list();
运行结果：
返回链表中倒数第K个结点
返回链表倒数第K个结点，结题思路如下：
创建两个指针before和after，并将其指向链表头节点head。
先让after结点前进k步，如果在此过程中after结点已经走出链表的范围（即移动过程中after已为空），那么证明输入的k不合法，此时返回null。
完成上一步的操作后，进行循环并使before和after同时进行移动，直到after为空时退出循环，此时before指向的元素即为链表的倒数第k个结点。
代码实现：
/*** * 获取链表的倒数第k个结点 * @param list 链表 * @param k * @return */ public static Node getKthFromEnd(LinkedList list,int k) { if(list.head == null || list == null || k < 0) { return null; } Node before = list.head; Node after = list.head; for (int i = 0;i < k;i++) { if(after == null) { return null; } after = after.next; } while(after != null) { before = before.next; after = after.next; } return before; }
测试代码以及结果，这里的链表使用上面合并链表的结果：
LinkedList result = mergeTwoList(list1,list2); System.out.println("合并结果为:"); result.list(); System.out.println("倒数第3个结点值为:" + getKthFromEnd(result,2));
运行结果：
