
class SingleLinkedList{
    // 初始化一个头节点 不存放具体数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0,"","");
    // 添加节点到单向链表
    public void add(HeroNode heroNode){
        //不考虑编号顺序：1.找到当前链表的最后节点2.将最后这个节点的next指向新的节点即可
        //2.因为head头节点不能动，因此我们需要一个辅助节点temp
        HeroNode temp = head;
        //遍历链表,找到尾节点
        while (true){
            //找到链表的尾节点
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            //如果不是尾节点，则将temp向后移
            temp = temp.next;
        }
        //循环结束后，flog指向的是尾节点
        temp.next = heroNode;
    }
//    显示链表
    public void list(){
//        判断链表是否为空
        if (head.next == null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
//        创建一个辅助节点
        HeroNode temp = head.next;
        while(true){
//            判断是否到了链表末尾
            if (temp == null){
                break;
            }
//            输出节点信息
            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
//构造器
    public HeroNode(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}
 
public class LinkedListdemo01 {
    public static void main(String[] args) {
//        创建节点
        HeroNode hero1 = new HeroNode(1,"亚索","托儿索");
        HeroNode hero2 = new HeroNode(2,"劫","儿童劫");
        HeroNode hero3 = new HeroNode(3,"沃利贝尔","狗熊");
        HeroNode hero4 = new HeroNode(4,"虚空遁地兽","挖掘机");
//        创建链表
        SingleLinkedList singleLinkedList = new SingleLinkedList();
        singleLinkedList.add(hero1);
        singleLinkedList.add(hero2);
        singleLinkedList.add(hero3);
        singleLinkedList.add(hero4);
//        显示链表
        singleLinkedList.list();
    }
}

运行结果：


HeroNode{no=1, name='亚索', nickname='托儿索'}
HeroNode{no=2, name='劫', nickname='儿童劫'}
HeroNode{no=3, name='沃利贝尔', nickname='狗熊'}
HeroNode{no=4, name='虚空遁地兽', nickname='挖掘机'}

2.2单链表节点的自动排序添加


class SingleLinkedList1 {
    // 初始化一个头节点 不存放具体数据
    private HeroNode head = new HeroNode(0, "", "");
 
    // 第二种添加方式，根据排名进行添加
    public void addByOrder(HeroNode heroNode) {
        // 创建辅助节点帮助找到添加的位置
        // 因为是单链表，因此辅助节点的位置应该是添加位置的前一个节点
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;// 标识英雄的编号是否存在
        while (true) {
            //找到链表的尾节点
            if (temp.next == null) {
                break;
            }
            if (temp.next.no > heroNode.no) {
                // 位置找到，就在temp的后面
                break;
            } else if (temp.next.no == heroNode.no) {
                // 编号已存在
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;// 将temp后移
 
        }
    // 循环结束后，判断flag
		if(flag){
        // 编号存在，不能添加
        System.out.println("准备插入的英雄编号" + heroNode.no + "重复，不能加入");
    } else{
        // 插入到链表中
        heroNode.next = temp.next;
        temp.next = heroNode;
    }
}
 
    //    显示链表
    public void list() {
//        判断链表是否为空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
//        创建一个辅助节点
        HeroNode temp = head.next;
        while (true) {
//            判断是否到了链表末尾
            if (temp == null) {
                break;
            }
//            输出节点信息
            System.out.println(temp);
//            将temp后移
            temp = temp.next;
        }
    }
}
 
//        创建链表
        SingleLinkedList1 singleLinkedList1 = new SingleLinkedList1();
        singleLinkedList1.addByOrder(hero1);
        singleLinkedList1.addByOrder(hero3);
        singleLinkedList1.addByOrder(hero4);
        singleLinkedList1.addByOrder(hero2);

运行结果：


HeroNode{no=1, name='亚索', nickname='托儿索'}
HeroNode{no=2, name='劫', nickname='儿童劫'}
HeroNode{no=3, name='沃利贝尔', nickname='狗熊'}
HeroNode{no=4, name='虚空遁地兽', nickname='挖掘机'}

2.3单链表节点的修改


// 修改节点的信息，根据no编号来修改
    public void update(HeroNode newHeroNode) {
        // 根据newHeroNode的编号进行修改
        // 判断链表是否为空
        if (head == null) {
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        // 找到需要修改的节点
        // 定义辅助节点
        HeroNode temp = head.next;
        boolean flag = false;// 表示是否找到该节点
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break;// 链表遍历结束
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
                // 找到需要修改的节点
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;// 将temp后移
        }
        // 根据flag判断是否已经找到要修改的节点
        if (flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else {
            // 没有找到节点
            System.out.println("没有找到");
        }
    }


HeroNode{no=1, name='亚索', nickname='托儿索'}
HeroNode{no=2, name='虚空恐惧', nickname='大虫子'}
HeroNode{no=3, name='沃利贝尔', nickname='狗熊'}
HeroNode{no=4, name='虚空遁地兽', nickname='挖掘机'}

2.4单链表节点的删除

1.先找到需要删除节点的前一个节点，通过一个辅助节点temp
2.temp.next = temp.next.next，也就是说需要删除节点的前一个节点本来指向的是删除节点，然后我们使其指向删除节点的下一个节点，直接跳过删除节点，这样该节点也就相当于被删除了
3.被删除的节点将不会有其它引用指向，会被垃圾回收器回收


// 删除节点
    public void delete(int no) {
        // 定义辅助节点
        HeroNode temp = head;
        boolean flag = false;// 是否找到待删除节点的前一个节点
        while (true) {
            if (temp.next == null) {
                // 遍历结束
                break;
            }
            if (temp.next.no == no) {
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;// 将temp后移
        }
        // 判断flag
        if (flag) {
            // 找到
            // 可以删除
            temp.next = temp.next.next;
        } else {
            // 未找到
            System.out.println("要删除的节点不存在");
        }
    }


HeroNode{no=2, name='劫', nickname='儿童劫'}
HeroNode{no=3, name='沃利贝尔', nickname='狗熊'}
HeroNode{no=4, name='虚空遁地兽', nickname='挖掘机'}

三.双向链表

3.1理解

双向链表可以向前或向后查找，与单向链表的区别就是它不仅有后继节点，还有前驱节点。

这样就既存储了下一个节点的地址，也存储了前一个节点的地址。而单向链表只能从一个方向查询。
双向链表可以自我删除，单向链表不可以，需要靠辅助节点来删除。

3.2双向链表增删改查


//定义HeroNode，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,默认为null
    public HeroNode2 pre;//指向上一个节点,默认为null
    //构造器
    public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {
        this.no = no;
        this.name = name;
        this.nickname = nickname;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", nickname='" + nickname + '\'' +
                '}';
    }
}


//创建一个双向链表的类
class DoubleLinkedList {
    //先初始化一个头结点,头结点不要动，不存在放具体的数据
    private HeroNode2 head =new  HeroNode2(0,"","");
    //返回头结点
    public HeroNode2 getHead(){
        return head;
    }
    //遍历双向链表的方法
    //显示链表(遍历)
    public void list(){
//        判断链表是否为空
        if (head.next == null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }
        //因为头结点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历
        HeroNode2 temp = head.next;
        while (true){
//            判断是否链表最后
            if (temp == null){
                break;
            }
            //输出节点信息
            System.out.println(temp);
            //将temp后移,一定小心
            temp = temp.next;
        }
    }
    //第二种方式在添加英雄时，根据排名将英雄插入到指定位置
    //(如果有这个排名，则添加失败，并给出提示)
    public void addByOrder(HeroNode2 heroNode){
        //因为头节点不能动，因此我们仍然通过一个辅助指针(变量)来帮助找到添加的位置
        //因为单链表，因为我们找的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;// flag标志添加的编号是否存在，默认为false
        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的后面插入
                break;
            }else if (temp.next.no == heroNode.no){//说明希望添加的heroNode的编号已然存在
                flag = true;//说明编号存在
                break;
            }
            temp = temp.next;//后移，遍历当前链表
        }
        //判断flag 的值
        if (flag){//不能添加，说明编号存在
            System.out.printf("准备插入英雄的编号%d已经存在，不能加入\n",heroNode.no);
        }else {
            heroNode.next = temp.next;
            //（若temp是最后一个节点则不需要执行这句话否则出现空指针）
            if (temp.next!=null)
                temp.next.pre = heroNode;
 
            heroNode.pre = temp;
            temp.next = heroNode;
        }
    }
//    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遍历temp
        HeroNode2 temp = head;
        // 遍历链表，找到最后
        while(true){
            // 找到链表的最后
            if (temp.next == null){
                break;
            }
            // 如果没有找到最后, 将将temp后移
            temp = temp.next;
        }
//        当退出while循环时，将temp后移
//        形成一个双向链表
        temp.next = heroNode;
        heroNode.pre = temp;
    }
 
    // 修改一个节点的内容, 可以看到双向链表的节点内容修改和单向链表一样
    // 只是 节点类型改成 HeroNode2
    public void update(HeroNode2 newHeroNode){
// 判断是否空
        if (head.next == null) {
            System.out.println("链表为空~");
            return;
        }
        // 找到需要修改的节点, 根据no编号
        // 定义一个辅助变量
        HeroNode2 temp = head.next;
        boolean flag = false; // 表示是否找到该节点
        while (true) {
            if (temp == null) {
                break; // 已经遍历完链表
            }
            if (temp.no == newHeroNode.no) {
                // 找到
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next;
        }
        // 根据flag 判断是否找到要修改的节点
        if (flag) {
            temp.name = newHeroNode.name;
            temp.nickname = newHeroNode.nickname;
        } else { // 没有找到
            System.out.printf("没有找到 编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no);
        }
    }
 
    // 从双向链表中删除一个节点,
    // 说明
    // 1 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点
    // 2 找到后，自我删除即可
    public void del(int no){
// 判断当前链表是否为空
        if (head.next == null) {// 空链表
            System.out.println("链表为空，无法删除");
            return;
        }
 
        HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针)
        boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点的
        while (true) {
            if (temp == null) { // 已经到链表的最后
                break;
            }
            if (temp.no == no) {
                // 找到的待删除节点的前一个节点temp
                flag = true;
                break;
            }
            temp = temp.next; // temp后移，遍历
        }
        // 判断flag
        if (flag) { // 找到
            // 可以删除
            // temp.next = temp.next.next;[单向链表]
            temp.pre.next = temp.next;
            // 这里我们的代码有问题?
            // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面这句话，否则出现空指针
            if (temp.next != null) {
                temp.next.pre = temp.pre;
            }
        } else {
            System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no);
        }
    }
}


public class LinkedListdemo {
    public static void main(String[] args) {
//        创建节点
        HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1,"亚索","托儿索");
        HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2,"劫","儿童劫");
        HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3,"沃利贝尔","狗熊");
        HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4,"虚空遁地兽","挖掘机");
//        创建链表
        DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList();
        doubleLinkedList.addByOrder(hero1);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero3);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero2);
        doubleLinkedList.addByOrder(hero4);
//        显示链表
        doubleLinkedList.list();
    }
}

运行结果：


HeroNode{no=1, name='亚索', nickname='托儿索'}
HeroNode{no=2, name='劫', nickname='儿童劫'}
HeroNode{no=3, name='沃利贝尔', nickname='狗熊'}
HeroNode{no=4, name='虚空遁地兽', nickname='挖掘机'}

四.循环链表

将单链表中终点指针指向头结点，是整个链表形成环，这叫做单向循环链表。

约瑟夫（Josephu）环问题

约瑟夫问题：N个人围成一圈，从第一个开始报数，第M个将被杀掉，最后剩下一个，其余人都将被杀掉。例如N=6，M=5，被杀掉的顺序是：5，4，6，2，3。

如何解决？
使用单向环形链表解决Josephu问题，用不带头结点的单向循环链表先构成一个有n个节点的链表，然后由k节点起从1开始计数，直到第m时，对应节点删除，然后从被删除的下一个节点开始从1开始计数，直到最后一个节点被删除结束算法。


class People {
    private int no;
    private People next;
 
    public People(int no) {
        this.no = no;
    }
 
    public int getNo() {
        return no;
    }
 
    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }
 
    public People getNext() {
        return next;
    }
 
    public void setNext(People next) {
        this.next = next;
    }
}


//创建一个环形的单向链表
public class SingleLinkedlist {
//    创建一个frist节点，当前没有编号
    private People first = null;
//    添加人节点，构建一个环形的链表
    public void addPeople(int nums){
//        nums做数据校验
        if (nums < 1){
            System.out.println("nums的值不正确");
            return;
        }
       People curPeople = null;//辅助指针，形成循环链表
//        用for形成循环链表
        for (int i = 1; i <= nums; i++) {
//            根据编号，创建人的节点
            People people = new People(i);
//            如果是第一个人
            if (i == 1){
                first = people;
                first.setNext(first);//构成环
                curPeople = first;//让curpeople指向第一个人
            }else {
                curPeople.setNext(people);
                people.setNext(first);
                curPeople = people;
            }
        }
    }
//    遍历当前的环表
    public void showPeople(){
//        判断链表是否为空
        if (first == null){
            System.out.println("没有人");
            return;
        }
//        因为first不能动，因此我们仍需要使用一个辅助指针完成遍历
        People curPeople = first;
        while (true){
            System.out.printf("小孩编号 %d \n",curPeople.getNo());
            if (curPeople.getNext() == first){// 说明已经遍历完毕
                break;
            }
            curPeople = curPeople.getNext();// curBoy后移
        }
    }
 
//startNo表示从这个人开始数，countNum表示第m个人被杀掉，nums表示人数
    public void countPeople(int startNo, int countNum, int nums) {
        if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {
            System.out.println("参数输入有误，亲重新输入");
            return;
        }
        // 创建要给辅助指针,
        People helper = first;
        // 需求创建一个辅助指针(变量) helper , 事先应该指向环形链表的最后这个节点
        while (true) {
            if (helper.getNext() == first) { // 说明helper指向最后的人
                break;
            }
            helper = helper.getNext();
        }
        //人被点数前，先让 first 和  helper 移动 k - 1次
        for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {
            first = first.getNext();
            helper = helper.getNext();
        }
        //当人报数时，让first 和 helper 指针同时移动 m - 1 次, 然后被杀
        //这里是一个循环操作，知道圈中只有一个节点
        while (true) {
            if (helper == first) { //说明圈中只有一个节点
                break;
            }
            //让 first 和 helper 指针同时 的移动 countNum - 1
            for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {
                first = first.getNext();
                helper = helper.getNext();
            }
            //这时first指向的节点，就是被杀的人
            System.out.printf("第%d人被杀\n", first.getNo());
            //这时将first指向的小孩节点出圈
            first = first.getNext();
            helper.setNext(first); //
 
        }
        System.out.printf("最后一个人为%d \n", first.getNo());
    }
}


public class Killpeople {
    public static void main(String[] args) {
        SingleLinkedlist singleLinkedlist = new SingleLinkedlist();
        singleLinkedlist.addPeople(6);//加入6个人节点
        singleLinkedlist.showPeople();
 
        singleLinkedlist.countPeople(1,5,6);
    }
}

运行结果：


第5人被杀
第4人被杀
第6人被杀
第2人被杀
第3人被杀
最后一个人为1

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