六、单向循环链表&双向循环链表

单向循环链表


单向循环链表只需要在之前的单向链表基础之上进行修改,这里只需要修改添加删除就可以了。

单向循环链表 – add(int index, E element)

添加需要考虑往第0位置上添加结点的特殊情况


单向循环链表 – remove(int index)

单向循环链表不仅需要考虑删除第0位置的结点,还需要考虑如果只有一个结点的特殊情况。

单向循环链表 – 只有1个节点

单向循环链表 – 只有1个节点

双向循环链表

双向循环链表 – add(int index, E element)

双向循环链表 – remove(int index)

双向循环链表在删除时还需要考虑如果只有一个结点的情况。

双向循环链表 – 只有1个节点

双向循环链表 – 只有1个节点

约瑟夫问题(Josephus Problem)

约瑟夫问题

约瑟夫问题(Josephus Problem):例如有八个人,这八个人排成一个圈,每个人都有一个序号,从第1个开始数,数到第三个,那么第三个就拿出去枪毙,循环下去,最后谁能活下来。

这个问题可以使用之前介绍的循环链表就可以很好的解决,但是我们还可以把之前介绍的循环链表发挥最大威力

如何发挥循环链表的最大威力?

可以考虑增设1个成员变量、3个方法

  1. current:用于只想某一个结点
  2. void reset():让 current 指向结点first
  3. E next():让 current 往后走一步,也就是 current = current.next
  4. E remove():删除 current 指向的结点,删除成功后让 current 指向下一个结点。

我们这里直接采用之前的双向循环链表来实现,单向循环链表暂时不实现(双向的实现了,那么单向的也就会实现了)。

在双向循环链表中新增current成员属性

实现reset()

public void reset() {
    current = first;
}

实现next()

public E next() {
    if(current == null) return null;
    current = current.next;
    return current.element;
}

实现remove()

我们可以使用indexOf(E element)和remove(int index)方法来实现本本方法

public E remove() {
    if(current == null) return null;
    return remove(indexOf(current.element));
}

但是这个做法觉得太笨了,那么我们是否可以新增一个remove(Node<E> node)方法该多好。

private E remove(Node<E> node) {
    if(size == 1) {
        first = null;
        last = null;
    }else {
        Node<E> prev = node.prev;
        Node<E> next = node.next;
        prev.next = next;
        next.prev = prev;
        
        if(node == first) {//index == 0 删除0位置的结点
            first = next;
        }
        
        if(node == last) {//index == size - 1 删除最后一个结点
            last = prev;
        }
    }
    
    size--;
    return node.element;
}

实现了remove(Node<E> node)方法,那么之前的remove(int index)方法就可以简单实现

public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);//如果链表中没有数据
    return remove(findNode(index));
}

最后实现remove()方法:

public E remove() {
    if(current == null) return null;
 
    Node<E> next = current.next;
    E element = remove(current);
    if(size == 0) {
        current = null;
    }else {
        current = next;// current 指向下一个结点
    }
    return element;
}

这里还要考虑链表中只有一个结点的特殊情况。



现在实现上面的约瑟夫问题(Josephus Problem)



输出结果:

静态链表(了解)

  • 前面所学的链表,是依赖于指针(引用)实现的,有的编程语言是没有指针的,比如早期的BASIC、FORTRAN语言
  • 没有指针的情况下,如何实现链表?
    • 可以通过数组来模拟链表,成为静态链表
    • 数组的每个元素存放2个数据:值、下个元素的索引
    • 数组0位置存放的是头结点信息

思考:如果数组的每个元素只能存放1个数据呢?
那就使用2个数组,1个数组存放索引关系,1个数组存放值

代码链接

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