带头节点的单链表的思路及代码实现

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了带头节点的单链表的思路及代码实现。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

带头节点的单链表的思路及代码实现(JAVA)

一、什么是的单链表

①标准定义

单链表是一种链式存取的数据结构,用一组地址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来表示的,每个结点的构成:元素(数据元素的映象) +指针(指示后继元素存储位置,元素就是存储数据的存储单元,指针就是连接每个结点的地址数据。)

以上是标准定义不太好让人对单链表有直观的感受,下面我们通过对单链表的构成以及存储数据的方式说明,来更加深刻的理解一下什么是单链表。

②个人理解

链表存储数据的方式:

  1. 链表是以节点的方式来存储数据的

    • 那么节点又是什么呢?节点就是链表要存储的每个数据块,只不过这个数据块中不仅包含我们要存储的data,同时又多了一个next用来指向下一个数据节点所在的位置。
  2. 每个数据节点包含data域,next域:指向下一个数据节点

  3. 链表的各个节点在实际存储结构上不一定是连续的

    • 链表就是在添加数据时不去考虑数据所要添加的实际物理位置,只需要通过next域来确定数据节点的逻辑线性结构即可;
  4. 列表分带头节点的链表和不带头节点的链表,根据实际需求来确定使用哪种链表(本文以单链表进行举例说明)

    • 那么头节点的作用又是什么呢?其实头节点中有效域只有next域,用来指向链表中第一个节点所在的位置。

链表的实际结构图示:

带头节点的单链表的思路及代码实现链表的逻辑结构图示:

带头节点的单链表的思路及代码实现

二、代码实现

①定义数据节点类

// 定义数据节点类
class DataNode {

    private String data;    // data域,要存储的数据
    private DataNode next;  // next域,用于指向下一个数据节点地址

    // 数据节点构造器
    public DataNode(String data) {
        this.data = data;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "DataNode{" +
                "data='" + data + '\'' +
                '}';
    }

    public String getData() {
        return data;
    }

    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }

    public DataNode getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(DataNode next) {
        this.next = next;
    }
    
}

②定义单链表类

/**
 * ClassName: SingleLinkedList
 * Package: com.zhao.test
 * Description: 定义单向链表类
 *
 * @Author XH-zhao
 * @Create 2023/3/26 11:09
 * @Version 1.0
 */
public class SingleLinkedList {

    // 先初始化一个头节点,头节点不用于存储数据,只用于指向单链表的首元素
    private DataNode head = new DataNode("");

    /**
     * 向单链表中增加数据节点
     *
     * @param dataNode 待增加的数据节点
     */
    public void addDataNode(DataNode dataNode) {

        // 由于head节点不能更改,只用于指向单链表的首元素,所以我们需要一个辅助变量接收head的引用
        DataNode temp = head;

        // 找到链表的最后,即结束
        while (temp.getNext() != null) {
            // 如果没有找到,就把下一个数据节点的引用赋值给temp,使temp指向下一个数据节点
            temp = temp.getNext();
        }

        // 将找到的最后一个一个数据节点的next域指向新加入的节点地址
        temp.setNext(dataNode);

    }

    /**
     * 显示链表的信息
     */
    public void showList() {
        // 判断链表是否为空
        if (head.getNext() == null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }

        // 由于head节点不能更改,只用于指向单链表的首元素,所以我们需要一个辅助变量接收head的引用
        DataNode temp = head.getNext();

        // 遍历链表并打印链表中的数据节点
        while (temp != null) {
            System.out.println(temp);
            temp = temp.getNext();
        }

    }

}

三、实验测试单链表的代码准确性

①单链表实现以及测试的整体代码

/**
 * ClassName: SingleLinkedList
 * Package: com.zhao.test
 * Description: 定义单向链表类
 *
 * @Author XH-zhao
 * @Create 2023/3/26 11:09
 * @Version 1.0
 */
public class SingleLinkedList {

    // 先初始化一个头节点,头节点不用于存储数据,只用于指向单链表的首元素
    private DataNode head = new DataNode("");

    /**
     * 向单链表中增加数据节点
     *
     * @param dataNode 待增加的数据节点
     */
    public void addDataNode(DataNode dataNode) {

        // 由于head节点不能更改,只用于指向单链表的首元素,所以我们需要一个辅助变量接收head的引用
        DataNode temp = head;

        // 找到链表的最后,即结束
        while (temp.getNext() != null) {
            // 如果没有找到,就把下一个数据节点的引用赋值给temp,使temp指向下一个数据节点
            temp = temp.getNext();
        }

        // 将找到的最后一个一个数据节点的next域指向新加入的节点地址
        temp.setNext(dataNode);

    }

    /**
     * 显示链表的信息
     */
    public void showList() {
        // 判断链表是否为空
        if (head.getNext() == null){
            System.out.println("链表为空");
            return;
        }

        // 由于head节点不能更改,只用于指向单链表的首元素,所以我们需要一个辅助变量接收head的引用
        DataNode temp = head.getNext();

        // 遍历链表并打印链表中的数据节点
        while (temp != null) {
            System.out.println(temp);
            temp = temp.getNext();
        }

    }

}

// 定义数据节点类
class DataNode {

    private String data;    // data域,要存储的数据
    private DataNode next;  // next域,用于指向下一个数据节点地址

    // 数据节点构造器
    public DataNode(String data) {
        this.data = data;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "DataNode{" +
                "data='" + data + '\'' +
                '}';
    }

    public String getData() {
        return data;
    }

    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }

    public DataNode getNext() {
        return next;
    }

    public void setNext(DataNode next) {
        this.next = next;
    }

}

// 单链表测试类
class SingleLinkedListTest{

    public static void main(String[] args) {

        // 创建四个数据节点
        DataNode dataNode1 = new DataNode("data1");
        DataNode dataNode2 = new DataNode("data2");
        DataNode dataNode3 = new DataNode("data3");
        DataNode dataNode4 = new DataNode("data4");

        // 创建单链表对象
        SingleLinkedList linkedList1 = new SingleLinkedList();

        // 将数据节点依次加入链表中
        linkedList1.addDataNode(dataNode1);
        linkedList1.addDataNode(dataNode2);
        linkedList1.addDataNode(dataNode3);
        linkedList1.addDataNode(dataNode4);

        // 展示链表内所有数据节点
        linkedList1.showList();
    }

}

②实验结果

DataNode{data='data1'}
DataNode{data='data2'}
DataNode{data='data3'}
DataNode{data='data4'}

进程已结束,退出代码0

从上述结果中,我们就实现了带头节点的单链表的数据存储设计。

四、实验总结

在上述的实验测试中我们已经完成了单链表存储数据的基本思想。可以让数据节点根据添加顺序依次添加到单链表当中。到这里我们仅仅实现了如何使用单链表的方式存储数据元素。那么如果我们想让数据节点在存储时,实现一些我们想要的特殊功能(例如在添加数据节点的同时,按照数据节点中的某一个属性进行排序加入),我们又该如何实现呢?

这里我们更改一下我们的测试程序,我们将数据节点以4-1-2-3顺序加入链表中,希望呈现出来还是以1-2-3-4排序好的效果。

public static void main(String[] args) {

    // 创建四个数据节点
    DataNode dataNode1 = new DataNode("data1");
    DataNode dataNode2 = new DataNode("data2");
    DataNode dataNode3 = new DataNode("data3");
    DataNode dataNode4 = new DataNode("data4");

    // 创建单链表对象
    SingleLinkedList linkedList1 = new SingleLinkedList();

    // 将数据节点以4-1-2-3顺序加入链表中
    linkedList1.addDataNode(dataNode4);
    linkedList1.addDataNode(dataNode1);
    linkedList1.addDataNode(dataNode2);
    linkedList1.addDataNode(dataNode3);

    // 展示链表内所有数据节点
    linkedList1.showList();
}
DataNode{data='data4'}
DataNode{data='data1'}
DataNode{data='data2'}
DataNode{data='data3'}

进程已结束,退出代码0

很显然,我们的代码只能按照节点加入顺序来加入节点。后续我们将在《JAVA实现节点加入到单链表时按需求排序》一文中实现上述我们想要的效果!

番外:重复增添数据节点到新链表时BUG思考

如果上述实验中我们按照如下方式去测试代码

public static void main(String[] args) {

    // 创建四个数据节点
    DataNode dataNode1 = new DataNode("data1");
    DataNode dataNode2 = new DataNode("data2");
    DataNode dataNode3 = new DataNode("data3");
    DataNode dataNode4 = new DataNode("data4");

    // 创建单链表对象
    SingleLinkedList linkedList1 = new SingleLinkedList();

    // 将数据节点依次加入链表中
    linkedList1.addDataNode(dataNode1);
    linkedList1.addDataNode(dataNode2);
    linkedList1.addDataNode(dataNode3);
    linkedList1.addDataNode(dataNode4);

    // 展示链表内所有数据节点
    linkedList1.showList();

    // 创建链表2
    SingleLinkedList linkedList2 = new SingleLinkedList();

    // 将数据节点打乱顺序加入到链表2中
    linkedList2.addDataNode(dataNode1);
    linkedList2.addDataNode(dataNode4);
    linkedList2.addDataNode(dataNode3);
    linkedList2.addDataNode(dataNode2);

    // 展示链表2内所有数据节点
    linkedList2.showList();
}

运行结果:

DataNode{data='data1'}
DataNode{data='data2'}
DataNode{data='data3'}
DataNode{data='data4'}
// 程序堵塞在这里,无法向下进行!

请思考造成上述问题的原因所在?文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-403275.html

到了这里,关于带头节点的单链表的思路及代码实现的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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