java数据结构中的链表，你知道多少?

为什么要讲链表呢？这是因为java中有很多集合类底层都是通过链表来实现的。而且面试的时候，链表的实现是经常考的一个知识点。所以这篇文章的重点在于，如何使用代码去实现这些数据结构。但是这篇文章我不打算直接上来就讲链表，而是先从线性表开始。按照惯例先给出这篇文章的大致脉络吧。

首先，是对数据结构中线性表，做一个回顾。还讲了其两大存储结构，顺序存储结构和链式存储结构。

接下来，重点讲各种链表的介绍，以及常用方法和特点

最后，对java中使用链表的集合类，进行一个介绍。

当然，还有一些常见的面试题。

OK，开始。

一、线性表

为了很好的描述这个概念，先从一个例子开始吧，比如幼儿园的小朋友放学之后，都是手拉手排着队走出校园，这些小朋友从外表来看就像是一条链子，而线性表就和这个链子一样，这些小朋友就像是线性表里面的数据元素，从外面看一个接一个。比较正式的定义那就是：线性表：0个或者多个数据元素的有限序列。

刚刚我提到的都是从表面来看都是一样的，说明在内部的实现方式是不一样的，下面就是线性表的两种存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。

• 顺序存储结构：用一段地址连续的存储单元依次存储线性表的数据元素。
• 链式存储结构：地址可以连续也可以不连续的存储单元存储数据元素

今天主要讲的就是基于链式存储结构的链表。你可以这样理解，比如说你要找一个人，名字叫张三，你首先跑到A，发现没有，A告诉你B可能知道，你跑到了B。B说C可能知道，你跑到了C，张三果然在C那里，如果没有就这样一直不停的去找。一张图看一下

但是这只是基础，对线性表的描述，不想花费太多时间在这。下面用一张图表述吧。

有了上面这张图，相信对分类等都有了了解和认识了。下面开始今天的主题链表。

下面在对这两种存储结构进行一个对比。

二、链表

1、单链表

对于链表，里面主要有几个重要的信息，对于每一个节点（比如上一节讲到的A,B,C三处）都有下一个节点的地址和当前节点的数据。下面代码实现一下：

首先是节点的定义：

public class Node<T> {
 private T data; //节点的数据
 public Node next; //指向的下一个节点
 public Node(T data, Node next) {
 this.data = data;
 this.next=next;
 }
 ?
 public Node() { }
 public T getData() {
 return data;
 }
 private void setData(T data) {
 this.data = data;
 }
 }

接下来无非是对节点的增删改查罢了，先看基本的操作。

public class LinkList<T> {
 private Node head; //头结点
 private Node tail; //尾结点
 private int size; //链表长度
 public LinkList() {
 head=null;
 tail=null;
 }
 //获取链表长度
 public int getLength(){
 return size;
 }
 //是否含有元素
 public boolean isEmpty(){
 return size==0;
 }
 //清空链表
 public void clear(){
 head=null;
 tail=null;
 size=0;
 }
 //通过索引获取节点
 public Node getNodeByIndex(int index){
 if(index<0||index>size-1){
 throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
 }
 Node node=head;
 for(int i=0;i<size;i++,node=node.next){
 if(i==index){
 return node;
 }
 }
 return null;
 }
}

下面就是正删改查了，但是有一个思路需要我们要牢记，这样在使用其他语言实现的时候，就能快速的掌握，这是我自己的方法。上面已经描述了通过索引查找元素，所以下面只考虑，插入删除操作就好了。

首先，我们要判断当前的空间是否满足增删该查的条件

接下来，判断增删改查的位置是否正确

最后，增删改查之后没有副作用产生。

第一个操作：插入（三种方式：头插入、尾插入、中间插入）

对于插入操作，使用一张图简单表述一下

 //头插入
 public void addAtHead(T element){
 head=new Node<T>(element, head);
 //如果是空链表就变让尾指针指向头指针
 if(tail==null){
 tail=head;
 }
 size++;
 }
 
 //尾插入
 public void addAtTail(T element){
 //如果表为空
 if(head==null){
 head=new Node<T>(element, null);
 tail=head;
 }else{
 Node node=new Node<T>(element, null);
 tail.next=node;
 tail=node; //尾节点后移
 }
 size++;
 }
 
 //在指定位置插入元素
 public void insert(T element,int index){
 if(index<0||index>size){
 throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
 }
 if(index==0){
 addAtHead(element);
 }else if(index>0&&index<size-1){
 //中间插入
 Node nexNode=null;
 Node insNode=new Node<T>(element, nexNode);
 nexNode=getNodeByIndex(index);
 Node preNode=getNodeByIndex(index-1);
 preNode.next=insNode;
 insNode.next=nexNode;
 size++;
 }else {
 addAtTail(element);
 }
 }

第二种操作：删除

对删除操作同样一张图

 public void delete(int index){
 if(index<0||index>size-1){
 throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
 }
 int flag=index-1;
 Node node=getNodeByIndex(index);
 if(flag < 0){
 //flag<0说明删除的是第一个元素，将头结点指向下一个就行
 head=head.next;
 node=null;
 }else{
 //在这里才是真正的删除操作，
 Node preNode=getNodeByIndex(index-1);
 preNode.next=node.next;
 //如果删除的是最后一个元素，尾节点前移一位
 if(index==size-1){
 tail=preNode;
 }
 }
 size--;
 }
 
 //删除最后一个元素
 public void remove(){
 delete(size-1);
 }

小结：上述是对单链表的增删改查操作，对于其他链表关键就在于对单链表的更改。当然这里只给出了链表的代码实现。对于顺序存储结构的顺序表实现。同样也是这个道理。你只需要定义一个节点进行增删改查就好了。

2、循环链表

如果你对单链表的操作能够掌握的话，剩下的这几种链表，我相信你也能很快掌握，只不过把node中的基本数据改一下，增删的时候多一两行代码。对于循环链表，你可以想象成y一个闭环的链表。也就是最后一个元素又指向了第一个元素。其特点是这里的讨论重点。

特点

（1）适合合并两个循环链表：有了尾指针直接合并，比如说下面有两个循环链表。

现在使用尾指针合并他们。

（2）从表中任何一个节点出发，都能访问链表的全部节点。这一点很好理解。

3、双向链表

从名字就可以看出，每一个节点既指向前驱又指向后继。

这个双向链表相对于单链表还是比较复杂的，毕竟每个节点多了一个前驱，因此对于插入和删除要格外小心。双向链表的优点在于对每个节点的相邻接点操作时候，效率会比较高。

三、java中的线性表表

最典型的就是Collection接口了。下面还包括了一些他的实现类，比如List接口，ArrayList类和LinkList类，其底层都是实现了线性表。详细的我已经整理了一部分到我的微信公众号了（java的架构师技术栈）。因为我最近才开始真正的写文章，所以里面的内容我在一点一点丰富填充。

我们只需要知道Collection这些全部都是使用了线性表，因此在遇见面试题的时候，如果要求不能使用java中提供的集合类。那么我们应该学会使用上述的线性表表的操作去解决问题。

四、常见面试题，你会几个？

对于面试题，由于篇幅问题，所以这里只给出思路，本来我把代码放进来了，但是又删除了（原谅我颤抖的手）

　1、单链表的创建和遍历

本题上面已经给出答案，这里不再说了。

　　2、求单链表中节点的个数

这一题相当于，遍历一遍链表

　　3、查找单链表中的倒数第k个结点（剑指offer，题15）

先计算出链表的长度size，然后直接输出第(size-k)个节点就可以了

　　4、查找单链表中的中间结点

你可以先获取整个链表的长度N，N/2就好了。

　　5、合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序【出现频率高】

这个类似于归并排序，你创建一个新链表，然后把上面两个链表依次比较，插入新链表

　　6、单链表的反转【出现频率最高】（剑指offer，题16）

这个是对插入操作的考察，在上面写了三种插入操作实现方式，从头到尾遍历链表，取出当前链表节点，插入新链表的头结点。这样第一个取出的节点，在新链表就是最后一个

　　7、从尾到头打印单链表（剑指offer，题5）

　　8、判断单链表是否有环

这里也是用到两个指针，如果一个链表有环，那么用一个指针去遍历，是永远走不到头的。因此，我们用两个指针去遍历：first指针每次走一步，second指针每次走两步，如果first指针和second指针相遇，说明有环。

　　9、取出有环链表中，环的长度

　　10、单链表中，取出环的起始点（剑指offer，题56）。

　　11、判断两个单链表相交的第一个交点（剑指offer，题37）

12、 已知一个单链表中存在环，求进入环中的第一个节点

基本上就写这么多吧，由于是基础内容，也比较容易理解，在大学的时候都学到过，这里算是一个复习巩固吧。

有什么问题，还请批评指正。谢谢