使用Java實現單向鏈表，並完成鏈表反轉。

時間 2019-12-07

標籤使用 java 實現單向鏈表完成反轉欄目 Java 简体版

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使用Java實現單向鏈表，並完成鏈表反轉。

算法和數據結構是程序員逃不過的一個坎，因此趁着閒餘時間，開始學習基礎的算法和數據結構。這裏記錄下本身實現簡單的單項鍊表的過程，若有錯誤，敬請指正。node

明確需求

在Java中，經常使用的數據容器裏面，跟鏈表關係緊密的當屬LinkedList了，它的底層實現爲雙向鏈表，這裏就以它爲參照物，實現本身的簡單的單向鏈表。另外，還須要支持增刪改查、獲取大小等功能。以下所示，先定義了增刪改查方法支持的範圍。git

/**
     * 增刪改查方法
     * add(index, E)        index >= 0 && index <= size
     * remove(index)        index >= 0 && index < size
     * set(index, E)        index >= 0 && index < size
     * get(index)           index >= 0 && index < size
     */
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定義鏈表結點Node

結點的定義很簡單，這裏爲了簡單起見，不支持泛型，結點存儲的數據類型固定爲int。程序員

private static class Node {
        private int item;
        private Node next;

        public Node(int item, Node next) {
            this.item = item;
            this.next = next;
        }

        public void setItem(int item) {
            this.item = item;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return String.valueOf(this.item);
        }
    }
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定義輔助方法

既然是單向鏈表，容器中只須要持有first引用便可，不須要last引用。再須要定義一個size用來表示鏈表大小；另外，爲了方便查看測試結果，咱們重寫toString方法。代碼以下：github

public class SingleLinkedList {

    private int size = 0;
    private Node first = null;
    ...
}
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/**
     * 返回當前容器大小。
     * @return
     */
    public int getSize() {
        return size;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append('[');
        if (first != null) {
            Node curr = first;
            while (curr != null) {
                sb.append(String.valueOf(curr));
                if (curr.next != null) {
                    sb.append(",").append(" ");
                }
                curr = curr.next;
            }
        }
        sb.append("]");
        return sb.toString();
    }
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定義查詢方法get(index)

在已有數據中獲取數據，這個最爲簡單，因爲單向鏈表容器中只存儲首個結點first引用，因此不能直接角標index獲取，須要從first中根據角標依次遍歷，代碼以下：算法

/**
     * 獲取角標上的數據。
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public Node get(int index) {
        checkElementIndex(index);

        Node x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            x = x.next;
        }
        return x;
    }
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定義增長方法add(index, value)

與另外三組方法（獲取、修改、刪除）均不一樣，增長方法不單單要支持鏈表現有的數據範圍，並且還須要支持角標爲size的位置。在當前位置插入結點，須要獲取到前一個結點，讓前一個結點的next指向新增的結點，再讓新增結點的next指向該位置原來的結點。須要注意一些特殊狀況的處理，還有不要忘了size的數值增長。代碼以下：bash

/**
     * 在角標爲index的位置插入數據
     *
     * @param index
     * @param value
     * @return
     */
    public boolean add(int index, int value) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == 0) {
            if (first == null) {
                first = new Node(value, null);
            } else {
                Node next = get(0);
                Node node = new Node(value, next);
                first = node;
            }
        } else {
            Node prev = get(index - 1);
            Node node = new Node(value, prev.next);
            prev.next = node;
        }
        size++;
        return true;
    }
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定義修改方法set(index, value)

修改方法也很簡單，只需根據角標獲取已經存在結點，而後將結點中存儲的數據修改便可，代碼以下：數據結構

public boolean set(int index, int value) {
        checkElementIndex(index);
        Node node = get(index);
        node.setItem(value);
        return true;
    }
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定義刪除方法remove(index)

刪除當前位置的結點，核心是讓上一個結點的next指向當前位置的下一個結點便可，與添加方法相似，須要作好極端狀況的處理，代碼以下：app

public boolean remove(int index) {
        checkElementIndex(index);

        // size > 0
        if (getSize() == 1) {//size == 1
            first = null;
        } else {// size > 1
            if (index == 0) {// 刪除第一個數據
                first = first.next;
            } else if (getSize() - 1 == index) {// 刪除最後一個數據
                Node prev = get(index - 1);
                prev.next = null;
            } else {// 刪除中間的數據
                get(index - 1).next = get(index).next;
            }
        }
        size--;
        return true;
    }
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實現鏈表反轉

爲了實現單向鏈表的反轉，在遍歷的過程當中，讓每一個節點的next指向上一個結點。代碼以下：ide

/**
     * 反轉鏈表
     *
     * @return
     */
    public Node reverseList() {
        Node prev = null;
        Node curr = first;
        while (curr != null) {
            Node temp = curr.next;
            curr.next = prev;
            prev = curr;
            curr = temp;
        }
        logFromHead("reverseList", prev);
        return prev;
    }
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