算法通关村第一关 | 链表青铜挑战笔记

一、 什么是链表？

链表是一种比较简单、很常见的数据结构，是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

二、链表的特点

链表是一种比较简单、很常见的数据结构，是线性表（List）的一种，是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。
1、插入删除效率高：任意位置插入元素和删除元素效率较高，时间复杂度为O(1)
2、灵活度高：链表不需要预先分配固定大小的空间，可以随着元素的增加自动扩容，因此不会出现内存不足的情况。
3、空间分散：在内存中，元素的空间可以在任意地方，空间是分散的，不需要连续。
4、查找效率低：查找数据时效率低，时间复杂度为O(N)，因为链表的空间是分散的，所以不具有随机访问性，如要需要访问某个位置的数据，需要从第一个数据开始找起，依次往后遍历，直到找到待查询的位置，故可能在查找某个元素时，时间复杂度达到O(N)。
5、空间利用率高：空间不需要提前指定大小，是动态申请的，根据需求动态的申请和删除内存空间，扩展方便，故空间的利用率较高。

三、 如何构造链表

首先要先理解是怎么构建出链表，我们知道JVM里友栈区和堆区，栈区主要存引用，也就是一个指向实际对象的地址，而堆区存的才是创建的对象。
JVM构建链表图示：

实现单链表的完整代码：

public class BasicLink {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1, 2, 3};
        Node node = getLinked(a);
        System.out.println(node);
    }

    private static Node getLinked(int[] a) {
        Node head = null;
        Node newNode2 = new Node(a[2]);
        Node newNode1 = new Node(a[1]);
        Node newNode0 = new Node(a[0]);
        head = newNode0;
        newNode0.next = newNode1;
        newNode1.next = newNode2;
        return head;

    }
}
class Node {
    public int val;//节点值
    public Node next;//指向下一个节点的引用

    public Node(int var) {
        this.val = var;
    }
}

我们debug一下看一下从head开始next会发现是这样的：

这就是一个简单的线性访问了，所以链表就是从head开始，逐个开始向后访问，而每次所访问对象的类型都是一样的。

四、遍历链表

对于单链表，不管进行什么操作，一定是从头开始逐个向后访问，所以操作之后是否还能找到表头非常重要。

代码如下:

 public void printLinkedList(Node head){
        while(head != null){
            System.out.print(head.val + "-");
            head = head.next;
        }
        System.out.println("null");
    }

五、链表的插入

单链表的插入，和数组的插入一样，过程不复杂，但是在编码时会发现处处时坑。单链表的插入操作需要考虑三种情况：首部、中部、尾部。

(1)表头插入

链表表头插入新结点非常简单，其实也就是在一辆火车的头部接入一个新的火车头。容易出错的是经常会忘了head需要重新指向表头。

代码如下：

Node newNode = new Node();
newNode.val = "新火车头";
newNode.next = head;
head = newNode

(2)中间插入

在中间位置插入，我们必须先遍历找到要插入的位置，然后将当前位置接入到前驱结点和后继结点之间，但是到了该位置之后我们却不能获得前驱结点了，也就无法将结点接入进来了。这就好比一边过河一边拆桥，结果自己也回不去了。
为此，我们要在目标结点的前一个位置停下来，也就是使用cur.next的值而不是cur的值来判断，这是链表最常用的策略。
例如下图中，如果要在7的前面插入，当cur.next = node(7)了就应该停下来，此时cur.val = 15。然后需要给newNode前后接两根线，此时只能先让new.next = node(15).nxet, 然后node(15).next = new，而且顺序还不能错。

想一想为什么不能颠倒顺序？

由于每个节点都只有一个next，因此执行了node(15).next=new之后，节点15和7之间的连线就自动断开了，如下图所示：

六、结尾插入

表尾插入就比较容易了，我们只要将尾结点指向新结点就行了。

七、链表删除

删除同样分为删除头部元素，删除中间元素和删除尾部元素。

(1)删除表头结点

只需要将头节点指向下一个节点即可。

if(head == null){ //判断链表是否为空列表
		return;
}
head = head.nxet;

(2)删除最后一个结点

我们只要找到尾节点的上一个节点，然后将其指向null就可以。例如下图中删除40，其前驱节点是7.遍历的时候需要判断cur.next是否为40，如果是，则只要执行cur.next = null即可，此时节点40变得不可达，最终会被JVM回收掉。

(3)删除中间结点

删除中间节点时，也会要用cur.next来比较，找到位置后，将cur.next指针的值更新为cur.next.next就可以解决，如下图所示：
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