数据结构-链表-编程知识

链表结构

链表结构五花八门，今天我重点给你介绍三种最常见的链表结构，它们分别是：单链表、双向链表和循环链表。我们首先来看最简单、最常用的单链表。

单链表

我们习惯性地把第一个结点叫作头结点，把最后一个结点叫作尾结点。其中，头结点用来记录链表的基地址。有了它，我们就可以遍历得到整条链表。而尾结点特殊的地方是：指针不是指向下一个结点，而是指向一个空地址 NULL，表示这是链表上最后一个结点。

针对链表的插入和删除操作，我们只需要考虑相邻结点的指针改变，所以对应的时间复杂度是 O(1)。链表随机访问的性能没有数组好，需要 O(n) 的时间复杂度。

循环链表

循环链表是一种特殊的单链表。实际上，循环链表也很简单。它跟单链表唯一的区别就在尾结点。我们知道，单链表的尾结点指针指向空地址，表示这就是最后的结点了。而循环链表的尾结点指针是指向链表的头结点。从我画的循环链表图中，你应该可以看出来，它像一个环一样首尾相连，所以叫作“循环”链表。

从我画的图中可以看出来，双向链表需要额外的两个空间来存储后继结点和前驱结点的地址。所以，如果存储同样多的数据，双向链表要比单链表占用更多的内存空间。虽然两个指针比较浪费存储空间，但可以支持双向遍历，这样也带来了双向链表操作的灵活性。那相比单链表，双向链表适合解决哪种问题呢？从结构上来看，双向链表可以支持 O(1) 时间复杂度的情况下找到前驱结点，正是这样的特点，也使双向链表在某些情况下的插入、删除等操作都要比单链表简单、高效。

头结点即为第一个节点尾节点指向空地址

带哨兵的节点有利于简化代码，推荐使用

双向链表

双向循环链表

了解了循环链表和双向链表，如果把这两种链表整合在一起就是一个新的版本：双向循环链表。

双向链表的示例【待添加】

必练操作

接口定义

package com.s1.array;public interface IList {void print();// 往尾部添加void add(Integer data);void addFirst(Integer data);void addLast(Integer data);// 指定位置添加元素（有效范围内）void add(int position, Integer data);// 往尾部删除Object remove();// 删除首元素Object removeFirst();// 删除尾元素Object removeLast();// 删除指定下标的元素Object remove(int index);// 删除指定数据的元素Object remove(Object obj);  // 改1 ： 找到下标，然后更改boolean updateByPosition(int position, Integer value);// 改2 ： 找到原数据，然后更改boolean updateByData(Integer oldData, Integer newData);void clear();   
}

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实现单链表【可选循环链表、双向链表】，支持增删操作
单链表反转链
表中环的检测
两个有序的链表合并
删除链表倒数第 n 个结点
求链表的中间结点

思考题：基于链表的 LRU 算法

LRU 思路一

如果此数据之前已经被缓存在链表中了，我们遍历得到这个数据对应的结点，并将其从原来的位置删除，然后再插入到链表的头部。
如果此数据没有在缓存链表中，又可以分为两种情况：如果此时缓存未满，则将此结点直接插入到链表的头部；如果此时缓存已满，则链表尾结点删除，将新的数据结点插入链表的头部。

或者思路二

    /*** 如果不存在 *   队列未满则插入 tail*   队列已满移除head并从插入 tail         * 如果存在 则从中取出并从插入 tail*/

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package com.s2.link;public class LRULinkedList extends LinkedList {private static final int DEFAULT_LENGTH = 10;private final int length;private int used = 0;public LRULinkedList() {this(DEFAULT_LENGTH);}public LRULinkedList(int length) {this.length = length;}protected boolean isFull () {return this.used == this.length;}@Overridepublic void add(Integer data) {/*** 如果不存在 *   队列未满则插入 tail*   队列已满移除head并从插入 tail         * 如果存在 则从中取出并从插入 tail*/ Object removeNode = this.remove(data);if (removeNode == null && this.isFull()) {this.removeFirst();     }this.addLast(data);}@Overridepublic Object remove(Object obj) {Object removeObject = super.remove(obj);if (removeObject != null) {this.used--;}       return removeObject;}@Overridepublic Object removeFirst() {Object removeObject = super.removeFirst();if (removeObject != null) {this.used--;}       return removeObject;}@Overridepublic void addLast(Integer data) {super.addLast(data);used++;}
}

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思考题：判断是否为回文串

找到中间节点。根据奇偶个数。如果是奇数个则中分开。如果是偶数个，则认为中点有两个，继续分开。然后分别拿到两端的 head 指针就行循环，如果遇到节点的数据不一致则认定不是回文串。若循环结束则认为该串是回文串。

代码片段

    //　判断是否为回文 public boolean palindrome() {// 根据快慢指针找到中间节点, 但是不知道总结点个数是奇还是偶数if (this.headNode == null) {return false;}if (this.headNode.next == null) {return true;}// 大于两个节点Node slow = this.headNode;Node fast = this.headNode;while (fast.next != null && fast.next.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;}//  slow  fast//  1     2//  1     2   3System.out.println("slow " + slow);System.out.println("fast " + fast);Node leftNode;Node rightNode;// 总奇数个， 一个重点if (fast.next == null) {rightNode = slow.next;this.inverseLinkList(slow);leftNode = slow.next;} //  总偶数个数，两个中点 else {rightNode = slow.next;this.inverseLinkList(slow);leftNode = slow;}           return this.TFResult(leftNode, rightNode);}