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什么是单链表？

带头结点的单链表

不带头结点的单链表

模拟实现不带头结点的单链表

定义结点类

初始化 

头插法创建单链表 

尾插法创建单链表 

打印单链表 

单链表的查找

获取单链表的长度 

按位置寻找前驱结点

单链表的插入 

 修改指定位置的值

按值寻找前驱结点 

删除第一次出现的key值

删除所有的key值 

清空单链表 

完整代码 

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什么是单链表？

单链表是一种链式存取的数据结构，用一组任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点表示的，每个结点由元素和指针组成。

在Java中我们可以将单链表定义成一个类，将单链表的基本操作定义为类中的方法，而每个结点即为类的实例化对象，每个对象中都有“元素值”和“下一个结点地址”两个属性，通过“下一个结点地址”这个属性来实现链表的链接.

单链表分为带头结点的单链表和不带头结点的单链表.

单链表虽然不能像顺序表那样实现随机存取，但单链表可以实现在任意位置插入或删除，不需要像顺序表那样需要移动大量元素才能完成，且单链表的地址是随机的，不一定是一段连续的空间.

带头结点的单链表

带头结点的单链表结构如上，每个结点的上半部分是元素值，下半部分是下一个结点的地址.

因为该链表带头结点，头结点元素值部分不存储数据，下一个结点的地址存储链表的第一个元素，在进行访问时，head.next为单链表的第一个元素.

不带头结点的单链表

不带头结点的单链表的结构如上所示，此时head即为单链表的第一个结点. 

模拟实现不带头结点的单链表

定义结点类

class Node{public int value;//存储结点的值public Node next;//用来存储下一个结点的地址public Node(int value) {this.value = value;}
}

初始化 

public class SingleLinkedList {public Node head;//定义单链表的第一个结点，编译器自动初始化为nullpublic int usedSize;//用来记录单链表的长度
}

头插法创建单链表 

假设单链表目前有四个元素，要在首位置插入一个结点，首先初始化一个结点node，其地址为0x123，需要令node.next = head如下图所示：

经过调整后的单链表为

  

具体代码如下： 

    public void addFirst(int data){Node node = new Node(data);if(this.head == null){this.head = node;} else {node.next = this.head;this.head = node;}this.usedSize++;}

尾插法创建单链表 

尾插法插入的原理其实与头插法类似，只是尾插法需要先找到链表中的最后一个结点，之后直接将新建结点放到链表最后面即可.首先Node cur = head，让其遍历单链表，找到最后一个结点，之后直接cur.next = node即完成了单链表的尾插法.

 

    //尾插法public void addLast(int data){Node node = new Node(data);if(this.head == null){this.head = node;} else {Node cur = this.head;while(cur.next != null){cur = cur.next;}cur.next = node;}this.usedSize++;}

打印单链表 

利用while语句遍历一遍单链表即可.

    //打印单链表public void myToString(){Node cur = this.head;while(cur != null){System.out.print(cur.value + " ");cur = cur.next;}System.out.println();}

单链表的查找

利用while语句遍历单链表，如果找到返回true，否则返回else.

    //查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key){Node cur = this.head;while(cur != null){if(cur.value == key){return true;}cur = cur.next;}return false;}

获取单链表的长度 

可以通过两种方法得到：

①直接输出usedSize；

    //得到单链表的长度public int length(){return this.usedSize;}

②利用while语句遍历单链表

    //得到单链表的长度public int length(){Node cur = this.head;int length = 0;while(cur != null){length++;cur = cur.next;}return length;}

按位置寻找前驱结点

    //寻找待插入位置的前驱结点public Node getIndex(int pos){Node cur = this.head;int index = 0;while(index != pos-1){cur = cur.next;index++;}return cur;}

单链表的插入 

在进行插入操作时，首先需要判断插入位置是否合法，在对特殊位置进行处理：

①如果插入位置为0，则直接利用头插法进行插入；

②如果插入位置为单链表的尾部，直接利用尾插法进行插入；

在进行正常插入时，首先需要找到待插入位置的前驱结点，之后进行插入即可.

例如要插入在第二个位置，则：

 

    //任意位置插入,第一个数据节点为0号下标public void insert(int pos, int data){if(pos < 0 || pos > this.usedSize){throw new RuntimeException("插入位置不合法");}if(pos == 0){addFirst(data);return;}if(pos == this.usedSize){addLast(data);return;}Node node = new Node(data);Node prev = getIndex(pos);node.next = prev.next;prev.next = node;this.usedSize++;}

 修改指定位置的值

利用while语句遍历找到要修改的位置，找到后利用cur.value修改即可.

    //修改指定位置的值public void modify(int pos, int data){if(head == null){throw new RuntimeException("链表为空，无法进行修改");}if(pos < 0 || pos > this.usedSize-1){throw new RuntimeException("操作位置不合法");}Node cur = this.head;int index = 0;while(index != pos){cur = cur.next;index++;}cur.value = data;}

按值寻找前驱结点 

    //寻找关键字key的前一个结点private Node getPrev(int key){Node prev = this.head;while(prev.next != null) {if (prev.next.value == key) {return prev;}prev = prev.next;}return null;}

删除第一次出现的key值

当要删除的key值在单链表的第一个位置时，直接head = head.next即可，如果不在第一个位置，首先需要找到该值的前驱结点，之后再进行删除操作即可.

假如待删除的key值为35，则：

 

    //删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key){if(this.head == null){throw new RuntimeException("链表为空，无法进行操作");}if(this.head.value == key){//如果链表为空或第一个结点为删除的值this.usedSize--;this.head = this.head.next;return;}Node prev = getPrev(key);prev.next = prev.next.next;this.usedSize--;}

删除所有的key值 

利用循环遍历一遍单链表实现删除所有key值操作

利用定义出 prev和cur，prev存储首结点的地址

假如待删除的key值为28，则利用cur遍历一遍单链表，如果cur.value == key值，则直接利用prev.next = cur.next完成删除操作.

 

如果cur.value != key，则prev = cur; cur = cur.next; 两个都往后顺移一位，如果遇到cur.value == key这种情况，则进行第一步操作.

等到一次遍历结束后，需要再判断一下第一个结点的value值是否等于key，如果等于，则head = head.next即可.

    //删除所有值为key的节点public void removeAll(int key){if(this.head == null){throw new RuntimeException("单链表为空，无法进行删除");}Node prev = this.head;Node cur = prev.next;while(cur != null){if(cur.value == key){prev.next = cur.next;cur = cur.next;this.usedSize--;} else{prev = cur;cur = cur.next;}}if(this.head.value == key){this.head = this.head.next;this.usedSize--;}}

清空单链表 

直接将head结点置为null即可实现清空操作，当head结点置为null后，之后的结点对象都变成了未被引用的对象，垃圾回收器会自动回收这些未引用的对象.

    //清空单链表public void clear(){this.head = null;}

完整代码 

class Node{public int value;public Node next;public Node(int value) {this.value = value;}
}
public class SingleLinkedList {public Node head;//定义单链表的第一个结点，编译器自动初始化为nullpublic int usedSize;//用来记录单链表的长度//头插法public void addFirst(int data){Node node = new Node(data);if(this.head == null){this.head = node;} else {node.next = this.head;this.head = node;}this.usedSize++;}//尾插法public void addLast(int data){Node node = new Node(data);if(this.head == null){this.head = node;} else {Node cur = this.head;while(cur.next != null){cur = cur.next;}cur.next = node;}this.usedSize++;}//打印单链表public void myToString(){Node cur = this.head;while(cur != null){System.out.print(cur.value + " ");cur = cur.next;}System.out.println();}//查找是否包含关键字key是否在单链表当中public boolean contains(int key){Node cur = this.head;while(cur != null){if(cur.value == key){return true;}cur = cur.next;}return false;}//得到单链表的长度public int length(){Node cur = this.head;int length = 0;while(cur != null){length++;cur = cur.next;}return length;}//寻找待插入位置的前驱结点public Node getIndex(int pos){Node cur = this.head;int index = 0;while(index != pos-1){cur = cur.next;index++;}return cur;}//任意位置插入,第一个数据节点为0号下标public void insert(int pos, int data){if(pos < 0 || pos > this.usedSize){throw new RuntimeException("插入位置不合法");}if(pos == 0){addFirst(data);return;}if(pos == this.usedSize){addLast(data);return;}Node node = new Node(data);Node prev = getIndex(pos);node.next = prev.next;prev.next = node;this.usedSize++;}//修改指定位置的值public void modify(int pos, int data){if(head == null){throw new RuntimeException("链表为空，无法进行修改");}if(pos < 0 || pos > this.usedSize-1){throw new RuntimeException("操作位置不合法");}Node cur = this.head;int index = 0;while(index != pos){cur = cur.next;index++;}cur.value = data;}//寻找关键字key的前一个结点private Node getPrev(int key){Node prev = this.head;while(prev.next != null) {if (prev.next.value == key) {return prev;}prev = prev.next;}return null;}//删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key){if(this.head == null){throw new RuntimeException("链表为空，无法进行操作");}if(this.head.value == key){//如果链表为空或第一个结点为删除的值this.usedSize--;this.head = this.head.next;return;}Node prev = getPrev(key);prev.next = prev.next.next;this.usedSize--;}//删除所有值为key的节点public void removeAll(int key){if(this.head == null){throw new RuntimeException("单链表为空，无法进行删除");}Node prev = this.head;Node cur = prev.next;while(cur != null){if(cur.value == key){prev.next = cur.next;cur = cur.next;this.usedSize--;} else{prev = cur;cur = cur.next;}}if(this.head.value == key){this.head = this.head.next;this.usedSize--;}}//清空单链表public void clear(){this.head = null;}
}