当前位置：首页 > news >正文

数据结构的线性表之链表

news 2025/8/27 9:11:04

前言：本章节内容、例题较多，可能朋友们需要多花一些时间去看才能理解。事不宜迟，我们赶紧来进入今天的内容 ——— 链表。

知识与概念

链表，它是一种物理存储结构上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的引用链接次序实现的。接下来所看到的链接其实不是内存地址，而是引用。

它的引用链接次序十分像一辆小火车，把链表想象成一节一节的火车会更好理解。

以下是链表的举例：链表的每个节点可以看作成两个格子，上方的格子表示 val （在链表中表示基本数据类型），上方的格子的上方的引用是表示这个节点的引用，下方的格子（用next 表示）会写上下个节点的引用，作用是连接了下个节点。

图的上方的链表的具体定义是单向不带头非循环链表。拆分来说，单向就是指只能通过单向路径去遍历、查找、删除等操作，且只能遍历一次，遍历多次则会编译报错。

不带头就是在这个链表中没有“头”，如果你在有头的链表中进行插入节点的操作，那么你是只能插入到“头”的后面那些节点，头本身是不能动的；不带头的话则可以在最开始进行插入。

主要的方法及如何实现

下来我们来了解一下链表的所有的方法以及它们怎么去用，这里面有些方法与顺序表相同，但是实现方式完全不同，且链表的实现会更简单、快速。

先来看看IDEA中如何创建一个链表出来。我们得先创建出一个类（这里是MySingleList）。然后自定义一个方法（这里是createList），然后通过图一个个写出来。最后再实例化这个类出来一个对象，再通过对象.引用去调用这个方法即可。

接下来先是 display ，打印链表；这里的 head 并不是指它是带头的，这里的head是指从哪个节点开始遍历，可以进行修改，下同。这里通过 cur = cur.next；就可以不断遍历下一个节点。这里循坏条件是 cur != null 的原因是：最后一个节点的 .next 是null，如果你的条件写成 cur.next != null 的话，最后一个节点就不会遍历，运行的结果就会不同。如下图所示：

也可以直接这么去写，同样可以遍历成功。

下来是 addLast ，这种我们称为尾插法；就如字面意思，是在链表的末尾插入。由于链表是一个个的引用连接起来的，因此链表没有空间会占满的概念，所以就不需要去判满。看下图，应该就知道怎么写 addLast 了

还有一个叫做头插法，这里本文不写，大家可以自己尝试一下，与尾插法是相类似的。

所以在链表的相关操作中，基本上都是通过 val、head、next 来执行的。相当的方便，只需进行相对应修改就可以完成操作。在IDEA中看看实际效果：

与addLast 属于一类的还有 addIndex ，是指在某个位置插入节点。那么大家想了，如果你是在2下标作为插入的节点（假设head 为0下标），那是不是应该修改1下标节点的 next 和要加入节点的next 才能插入；3下标后面的也不用后移，因为链表没有内存占满的概念。具体可看下图：

不知道大家有没有想到，插入的时候可能会有一些特殊情况：

1.插入的位置可能是head，那么这时其实就可以看做为头插法，所以我们可以直接调用头插法即可

2.插入的位置可能是最后一个，那么这时其实就可以看做为尾插法，所以我们直接调用尾插法即可

3.给定的位置（下标）错误，当 index < 0 || index > len 时，可以抛出异常，也可以通过其他方式表示出异常。

具体实现如下：

所以我们可以看到，链表的逻辑是比较严密的；我们在编译的时候要考虑到各种情况。

下来是 remove（int key），它用来删除第一个关键字与key相同的节点。具体实现图大家可以先画出来，学习数据结构是一定要画图的，结合图形才能更好的理解。实现图如下：

既然是要找出节点，那么我们可以定义一个 findNodeOfKey 方法来找。

然后是 removeAllKey ，不用说，就是删除所有与key 系统的节点。那么，它也会有两三种情况：

1.出现要删除的节点连续

2.出现要删除的节点不连续

3.head 为空时

4.暂时先不说，留给大家猜一下

大家先照着这样画图、写代码看看。具体实现如下：

其实还有一种情况没有考虑，是什么情况呢？

答：当head.val = key 的时候。

所以我们应该加上这几行代码：

那么，这样就对了吗？

答：还是不对；不是return 的问题，去掉了return 也有问题。因为你放在前面，代码执行后，head其实被删除了，但是你有没有想过，如果head的下一个仍然是 head.val = key 呢？那是不是还是没删完。所以我们要么就写成循环；要么就这样

把判断放在最后去执行，这样才是没有问题。最后去判断不会影响我 prev 和 cur 。

下来是 clear ，是清除所有的节点。即将所有的节点都置为空；大家再来画图写一下。下面是实现：

这里需要注意的是，当所有的next 置为空时，若直接进行打印，打印出的结果会是1，为什么呢？

答：因为虽然所有的next 置为空了，但是还有 head 仍在被引用，head 它本身也是一个引用，所以我们在最后也要把它手动置空。

下来是 contains（int key），作用是查找key是不是在单链表当中。注意返回值是true 和 false 。

同样我们也可以定义一个指针来完成。

例题

下面是关于链表的一些选择题和编程题，我相信大家在做完这些题后会有进一步的提升；题目较多，但是学数据结构就是要多画图、多写代码、多调试，这三步可以说缺一不可。只有这样做才能将数据结构这个板块学的融会贯通。

203. 移除链表元素 - 力扣（LeetCode）

与上面的 remove 的写法有些类似。如下：

206. 反转链表 - 力扣（LeetCode）

本题虽然可以用递归和迭代实现，但这里不做讨论。

思路：给定一个12345，输出54321；那很明显，链表倒置过来了，但是由于是单向链表，所以只能遍历一次并且不能倒着搞。那么该怎么办呢？很简单，先提示一下，然后在下一行给出答案：用刚才链表存在的那些方法其中就有。

答案：头插法。假设给定12345，那我们先将2进行头插，head也变成是2；那么现在就是21345。然后再头插3，就是32145；不断循环往复就能得到54321。具体实现如下：

所以对于链表来说，代码量不大，重要的是思路和解法。来接着看下一题。

876. 链表的中间结点 - 力扣（LeetCode）

思路：本题可以使用快慢指针法。具体就是利用快慢指针，快指针每次走两步，慢指针每次走一步，所以快指针走的距离为慢指针的两倍，故当快指针遍历到链表末尾时，慢指针指向则记为中间节点。那么需要注意的是，得先让慢指针先走，因为链表的节点个数可能是奇数，也可能是偶数。这有什么区别呢？你可以画画图，当 fast（快指针）走到空的时候，slow （慢指针）不是中间的右边，而是左边；如果调换则不会有这种情况。

21. 合并两个有序链表 - 力扣（LeetCode）

思路：因为两个链表都有 head 且都是有序的，那我们可以假设出指针 headA 和 headB ，让headA 和 headB 进行大小的比较，若是 A < B ，则让 B 插入 A 中；就这样不断插入下去，直到最后有可能链表长度相等，有可能不等，不等的情况下一定会有一方 null 了，另一方还有剩余。因为最后一个节点的 next 一定是 null ，这时可以定义一个 tmp ，让 tmp = headA || tmp = headB 来连接上剩余的即可。思路图及代码如下：

代码这里用IDEA进行演示：

开始下一道题之前，先考考大家，两个链表相交后是什么状态：是 X 型还是 Y 型？

答：Y 型。不会继续分支下去，大家随便画个图就能理解。

160. 相交链表 - 力扣（LeetCode）

思路：首先相交时，要相交的链表的最后一个节点后一定是跟着另一个链表的，所以需要插入节点；那么最后相交时会有两种情况，第一种是要相交的链表需要插入的节点下标等于另一个链表，第二种情况则是不等于另一个链表。那么长链表和短链表之间是一定有长度的差值的，所以我们可以定义两个指针，先求出两链表的长度，再让 lenA 减去 lenB ，在这期间如果 lenA > 0 ,则说明A链表更长，所以我们要先让长的链表（A链表）先走差值步，然后再一起走，直到两指针所指向的节点.next 相等时，就是两链表的交点。顺带一提，也要判断 null 的情况。

下面是具体的实现：

链表的回文结构_牛客题霸_牛客网要求：只能在链表本身进行修改

思路：同样是使用快慢指针 fast 和 slow，找到中间节点后我们接下来要试图将链表的后半部分翻转，即就是使它与原来的方向相反；然后最后在首和尾分别两个用两个指针进行遍历并判断值是否相同；若最后都相同，则返回 true，否则是 false。参考图及参考代码如下：

然后下面是一些选择题，都比较简单，坚持就是胜利：

答案：A；A选项链表中节点之间是通过next引用相互指向的，故插入或者删除元素时只需要修改几个引用的指向即可，不需要搬移元素，是正确的。B选项中链表中的元素在内存中不一定连续，因为new的时候，会从堆上分配空间，具体分配出来的空间是否每次都连续是不一定的。C中链表的空间不连续，插入时也不需要扩容，因此不需要事先预估存储空间大小；这个说法错误，C不正确。D也是错误，链表不支持随机访问，需要访问任意位置元素时只能通过查找。