連結串列基礎總結

1. 簡單介紹

連結串列，即線性表的鏈式儲存結構，連結串列使用一組任意的儲存單元來儲存資料元素。如果某兩個資料元素在邏輯位置上相鄰，那麼他們在物理位置上不一定相鄰。如圖：

但是這樣看著太亂了，為了看著舒服，表示方便，我們把這張圖改成：

2. 單向連結串列的結構和特點

在上圖中，我們可以看出一個連結串列包含了儲存的資料元素（方框中的值）以及這些資料元素之間邏輯關係（箭頭，下一個資料元素的位置）。為了表示資料元素及邏輯關係，我們需要一個能儲存它們的“載體”，這個載體就是結點（node）。它長這樣：

一個結點有兩個部分：data是儲存資料的資料域，next是儲存它的下一個資料元素（在邏輯上）的位置資訊的指標域。

有了這兩個部分，一個具體的單向連結串列如下：

介紹到這裡，可以很容易地總結出單向連結串列的特點：

1. 連結串列由若干結點組成
2. 每個結點由資料域和指標域組成，資料域儲存資料，指標域儲存下一個結點的位置
3. 單向連結串列是單向的，資料存取必須從第一個結點開始
4. 連結串列的最後一個結點沒有後繼結點，所以其指標域置為Null，表示連結串列結束

2.1. 頭結點與頭指標

頭結點：即單連結串列的第1個存資料的結點之前的那個結點，該結點的資料域可以不儲存任何資訊，也可以儲存如連結串列長度等附加資訊，該結點的指標域指向第1個存資料的結點。

下面是一個帶頭結點的連結串列：

head.next是第1個存資料的結點

下面是一個不帶頭結點的連結串列：

head是第1個存資料的結點

頭指標（head）：不是一個單獨的結點，而是對第1個結點的引用。它通過儲存一個指向第1個結點的指標來儲存整個連結串列

注意：第1個結點不一定是第1個存資料的結點

• 在帶頭結點的單連結串列中，頭指標指向第1個結點（頭結點）
• 在不帶頭結點的單連結串列中，頭指標指向第1個結點（第1個存資料的結點）

3. 單連結串列的操作

在介紹下面的操作時，會分兩種：帶頭結點的連結串列和不帶頭結點的連結串列。

/**
 * 結點類
 * @author Xing Xiaoguan
 */

public class Node {
    int data;
    Node next;

    public Node() {
    }

    public Node(int data) {
        this.data = data;
    }
}

3.1. 增加結點

3.1.1. 帶頭結點的單連結串列

頭插法：新增加的結點放在頭結點後面。頭插法的結點順序和插入順序相反。下圖是頭插法的過程

尾插法：新增加的結點放在連結串列的最後面。下圖是尾插法的過程：

中間插法：新增加的結點插在連結串列中間。下圖是中間插法的過程：

由於是單向連結串列，所以我們必須先找到prevNode結點，才能進行插入操作。

nextNode不是必須的，可以使用prevNode.next代替。如果這樣代替了，插入操作的順序不能變，否則prevNode結點後的所有結點都會丟失。

3.1.2. 不帶頭節點的單連結串列

頭插法：新增加的結點被頭指標引用。下圖記錄了整個過程：

尾插法：新增加的結點放在連結串列的最後面。下圖描述了過程：

中間插法：不帶頭節點和帶頭結點的一樣。

3.1.3. 二者比較

比較上面的動圖可以看出：

不帶頭結點的連結串列在進行頭插和尾插時需要考慮空連結串列的情況，即插入第1個結點和插入其他結點的操作不同。

帶頭結點的連結串列在進行頭插和尾插時不需要考慮空連結串列的情況，即插入第1個結點和插入其他結點的操作相同。

顯然帶頭結點的連結串列在進行插入操作時更方便。

3.2. 遍歷連結串列

帶頭結點和不帶頭節點的連結串列在遍歷時要注意遍歷的起點和結束：第一個存資料的結點~最後一個存資料的結點。

帶頭結點的連結串列遍歷從head.next結點開始，不帶頭結點的連結串列遍歷從head開始。

//帶頭結點的遍歷
for (Node node = head.next; node != null; node = node.next)
    System.out.print(node.data + " ");

//不帶頭結點的遍歷
for (Node node = head; node != null; node = node.next)
    System.out.print(node.data + " ");

3.3. 查詢結點

查詢其實就是對遍歷的應用，不管是根據下標index查詢還是根據資料data查詢，其實都是在遍歷連結串列。

3.4. 刪除結點

3.4.1. 帶頭結點的單連結串列

刪除第一個存資料的結點：

刪除最後一個結點：

刪除中間結點：

3.4.2. 不帶頭結點的單連結串列

刪除第一個存資料的結點：

刪除中間結點和刪除最後一個結點的操作與帶頭結點的操作相同。

3.4.3. 二者比較

刪除第1個存資料的結點的操作不同，刪除中間結點和尾結點的操作相同。

3.5. 更新結點

更新結點是對查詢的應用，查詢到要更新的結點然後更新即可。

4. 程式碼

完整程式碼獲取請移步碼雲

https://gitee.com/xingrenguanxue/code-in-blogs/tree/master/src/連結串列基礎總結/linkedlist

如有錯誤，還請指正

文章首發於公眾號『行人觀學』