Java数据结构与算法之双向链表、环形链表及约瑟夫问题深入理解 Java数据结构与算法之双向链表

一、双向链表
二、环形链表及其应用：约瑟夫问题

环形链表图示
构建一个单向的环形链表思路
遍历环形链表

约瑟夫问题

一、双向链表使用带head头的双向链表实现 - 水浒英雄排行榜管理单向链表的缺点分析：

单向链表，查找的方向只能是一个方向，而双向链表可以向前或者向后查找。
单向链表不能自我删除，需要靠辅助节点，而双向链表，则可以自我删除，所以前面我们单链表删除节点时，总是找到temp,temp时待删除节点的前一个节点(认真体会)。

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分析双向链表的遍历，添加，修改，删除的操作思路
1.遍历和单链表一样只是可以向前，也可以向后查找
2.添加(默认添加到双向链表的最后)

先找到双向链表的最后这个节点
temp.next = newHeroNode
newHeroNode.pre = temp

3.修改思路和原理与单向链表一样
4.删除

因为时双向链表，因此，我们可以实现自我删除某个节点
直接找到要删除的这个节点，比如temp
temp.pre.next = temp.next
temp.next.pre = temp.pre

public class DoubleLinkedListDemo { public static void main(String[] args) {// 测试System.out.println("双向链表的测试"); // 先创建节点HeroNode2 hero1 = new HeroNode2(1, "宋江", "及时雨"); HeroNode2 hero2 = new HeroNode2(2, "卢俊义", "玉麒麟"); HeroNode2 hero3 = new HeroNode2(3, "吴用", "智多星"); HeroNode2 hero4 = new HeroNode2(4, "林冲", "豹子头"); // 创建一个双向链表DoubleLinkedList doubleLinkedList = new DoubleLinkedList(); // 加入doubleLinkedList.add(hero1); doubleLinkedList.add(hero2); doubleLinkedList.add(hero3); doubleLinkedList.add(hero4); doubleLinkedList.list(); // 修改HeroNode2 newHeroNode = new HeroNode2(4, "公孙胜", "入云龙"); doubleLinkedList.update(newHeroNode); System.out.println("修改后的链表情况"); doubleLinkedList.list(); // 删除doubleLinkedList.del(3); System.out.println("删除后的链表情况~~"); doubleLinkedList.list(); }}//创建一个双向链表的类class DoubleLinkedList { // 先初始化一个头节点，头节点不要动，不存放具体的数据 private HeroNode2 head = new HeroNode2(0, "", ""); // 返回头节点 public HeroNode2 getHead() {return head; } // 显示链表[遍历] public void list() {// 判断链表是否为空if (head.next == null) {System.out.println("链表为空"); return; }// 因为头节点，不能动，因此我们需要一个辅助变量来遍历HeroNode2 temp = head.next; while (true) {// 判断是否到链表最后if (temp == null) {break; }// 输出节点的信息System.out.println(temp); // 将temp后移，一定小心temp = temp.next; } } // 添加一个节点到双向链表的最后 public void add(HeroNode2 heroNode) {// 因为head节点不能动，因此我们需要一个辅助变量tempHeroNode2 temp = head; // 遍历链表，找到最后while (true) {// 找到链表的最后if (temp.next == null) {break; }// 如果没有找到最后，将temp后移temp = temp.next; }// 当退出while循环时，temp就指向了链表的最后// 形成一个双向链表temp.next = heroNode; heroNode.pre = temp; } // 修改一个节点的内容，双向链表的节点内容修改和单向链表一样 // 只是节点类型改成HeroNode2 public void update(HeroNode2 newHeroNode) {// 判断是否空if (head.next == null) {System.out.println("链表为空~~"); return; }// 找到需要修改的节点，根据no编号// 定义一个辅助变量HeroNode2 temp = head.next; boolean flag = false; // 表示是否找到该节点while (true) {if (temp == null) {break; // 已经遍历完链表}if (temp.no == newHeroNode.no) {// 找到flag = true; break; }temp = temp.next; }// 根据flag判断是否找到要修改的节点if (flag) {temp.name = newHeroNode.name; temp.nickname = newHeroNode.nickname; } else {// 没有找到System.out.printf("没有找到编号 %d 的节点，不能修改\n", newHeroNode.no); } } // 从双向链表中删除一个节点 // 说明 // 1. 对于双向链表，我们可以直接找到要删除的这个节点 // 2. 找到后，自我删除即可 public void del(int no) {// 判断当前链表是否为空if (head.next == null) {// 空链表System.out.println("链表为空，无法删除"); return; }HeroNode2 temp = head.next; // 辅助变量(指针),指向第一个节点(与单向链表不同)boolean flag = false; // 标志是否找到待删除节点while (true) {if (temp.next == null) {// 已经到链表的最后节点的nextbreak; }if (temp.next.no == no) {// 找到的待删除节点的前一个节点tempflag = true; break; }temp = temp.next; // temp后移，遍历}// 判断flagif (flag) {// 找到// 可以删除temp.pre.next = temp.next; // 如果是最后一个节点，就不需要执行下面的这句话，否则出现空指针if (temp.next != null) {temp.next.pre = temp.pre; }} else {System.out.printf("要删除的 %d 节点不存在\n", no); } }}//定义HeroNode2,每个HeroNode对象就是一个节点class HeroNode2 { public int no; public String name; public String nickname; public HeroNode2 next; // 指向下一个节点,默认为null public HeroNode2 pre; // 指向前一个节点,默认为null // 构造器 public HeroNode2(int no, String name, String nickname) {this.no = no; this.name = name; this.nickname = nickname; } // 为了显示方便，我们重写toString @Override public String toString() {return "HeroNode2 [no=" + no + ", name=" + name + ", nickname=" + nickname + "]"; }}

【Java数据结构与算法之双向链表、环形链表及约瑟夫问题深入理解】
二、环形链表及其应用：约瑟夫问题

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环形链表图示

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构建一个单向的环形链表思路
1.先创建第一个节点，让 first 指向该节点，并形成环形
2.后面当我们每创建一个新的节点，就把该节点加入到已有的环形链表中即可。

遍历环形链表
1.先让一个辅助指针(变量)curBoy,指向 first 节点
2.然后通过一个 while 循环遍历该环形链表即可 cur.Boy.next == first 结束

约瑟夫问题 1.创建一个辅助指针(变量)helper,事先应该指向环形链表的最后这个节点。
2.小孩报数前，先让 first 和 helper 移动 k -1次（移动到报数的小孩）
3.当小孩报数时，让 first 和 helper 指针同时的移动 m - 1次
4.这时就可以将 first 指向的小孩节点出圈
first = first.next
helper.next = first
原来 first 指向的节点就没有任何引用，就会被回收

public class Josepfu { public static void main(String[] args) {// 测试看看构建环形链表，和遍历是否okCircleSingleLinkedList circleSingleLinkedList = new CircleSingleLinkedList(); circleSingleLinkedList.addBoy(5); // 加入5个小孩节点circleSingleLinkedList.showBoy(); // 测试小孩出圈是否正确circleSingleLinkedList.countBoy(1, 2, 5); // 2->4->1->5->3 }}//创建一个环形的单向链表class CircleSingleLinkedList { // 创建一个first节点，当前没有编号 private Boy first = null; // 添加小孩节点，构建一个环形的链表 public void addBoy(int nums) {// nums 做一个数据校验if (nums < 1) {System.out.println("nums的值不正确"); return; }Boy curBoy = null; // 辅助指针，帮助构建环形链表// 使用for来创建环形链表for (int i = 1; i <= nums; i++) {// 根据编号，创建小孩节点Boy boy = new Boy(i); // 如果是第一个小孩if (i == 1) {first = boy; first.setNext(first); // 构成环(暂时是一个节点的环)curBoy = first; // 让curBoy指向第一个小孩} else {// 这块的操作看不懂，可以回去看一下当时老师视频里的流程图，特别好理解！！！！！！！！！！curBoy.setNext(boy); boy.setNext(first); curBoy = boy; }} } // 遍历当前的环形链表 public void showBoy() {// 判断链表是否为空if (first == null) {System.out.println("没有任何小孩~~"); return; }// 因为first不能动，因此我们仍然使用一个辅助指针完成遍历Boy curBoy = first; while (true) {System.out.printf("小孩的编号 %d \n", curBoy.getNo()); if (curBoy.getNext() == first) {// 说明已经遍历完毕break; }curBoy = curBoy.getNext(); // curBoy后移} } // 根据用户的输入，计算出小孩出圈的顺序 /*** @param startNo表示从第几个小孩开始数数* @param countNum 表示数几下* @param nums表示最初有多少小孩在圈中*/ public void countBoy(int startNo, int countNum, int nums) {// 先对数据进行校验if (first == null || startNo < 1 || startNo > nums) {System.out.println("参数输入有误，请重新输入"); return; }// 创建一个辅助指针，帮助完成小孩出圈Boy helper = first; // 需要创建一个辅助指针(变量)helper,事先应该指向环形链表的最后这个节点while (true) {if (helper.getNext() == first) {// 说明helper指向最后小孩节点break; }helper = helper.getNext(); }// 小孩报数前，先让first 和 helper 移动 k - 1次for (int j = 0; j < startNo - 1; j++) {first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); }// 当小孩报数时，让 first 和 helper 指针同时的移动 m -1次，然后出圈// 这里是一个循环操作，直到圈中只有一个节点while (true) {if (helper == first) {// 说明圈中只有一个节点break; }// 让first 和 helper 指针同时的移动 countNum - 1for (int j = 0; j < countNum - 1; j++) {first = first.getNext(); helper = helper.getNext(); }// 这时first指向的节点，就是要出圈的小孩节点System.out.printf("小孩%d出圈\n", first.getNo()); // 这时将first指向的小孩节点出圈first = first.getNext(); helper.setNext(first); }System.out.printf("最后留在圈中的小孩编号%d \n", first.getNo()); }}//创建一个Boy类，表示一个节点class Boy { private int no; // 编号 private Boy next; // 指向下一个节点，默认null public Boy(int no) {this.no = no; } public int getNo() {return no; } public void setNo(int no) {this.no = no; } public Boy getNext() {return next; } public void setNext(Boy next) {this.next = next; }}

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