工欲善其事，必先利其器
上一篇介绍了leetcode上的接雨水问题的解决方案，这个算法的重点在于对问题的抽象能力，但是往往大多数算法，只具备对问题的抽象能力是不够的，还需要数据结构的基础。
接下来的几天，忘忧将总结一些数据结构的基础知识，包括链表，树，栈，图等，万丈高楼平地起，在开始学习算法之前，一定要把数据结构的基础掌握扎实。
今天忘忧将要介绍的是数据结构中最基础的一种——链表。
链表和数组的对比
- 数组在物理内存中是连续的单位，使用数组前需要预先申请出一块连续的空间；链表在物理内存中是非连续的，由前一个节点保存后一个节点的位置，在使用时可动态分配空间。
- 数组定位第n个位置的元素，可通过数组的下标直接定位到，时间复杂度为O(1)；链表定位第n个节点，需要从头节点开始，依次向后查找，时间复杂度为O(n)。
- 数组在第n个位置上移除或者新增元素需要平移n位置后续位置的元素，链表在第n个位置上删除或者新增元素，只需修改n的前置节点即可。
链表的遍历
链表的遍历，只需找到头节点，然后依次向后遍历即可，直到最后一个节点（没有后置节点的节点）结束。
代码实现：
public static void traversalList(ListNode head){
while(head != null){
System.out.println(head.val);
head = head.next;
}
}
删除第n个节点
删除链表的第n(从0开始计数)个节点，需要先遍历，找到n的前置节点，即第n-1个节点，然后将n-1的next修改为n的后置节点即可；
代码实现：
/**
* 删除第n个位置上的节点
* @param head 头节点
* @param n 位置
*/
public static ListNode deleteNode(ListNode head, int n){
//链表为null，不操作
if(head == null){
return null;
}
//如果移除第0个位置的节点，即移除头节点，只需将头节点后移一位
if(n == 0){
return head.next;
}
//n节点的前置节点，即第n-1个节点
ListNode preNode = head;
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
if(preNode == null){
break;
}
preNode = preNode.next;
}
//如果删除的位置超过链表长度，不删除，直接返回原链表
if(preNode == null || preNode.next == null){
return head;
}
//将n的前置节点的next改为n的后置节点
preNode.next = preNode.next.next;
return head;
}
在第n个位置新增节点
在链表的第n个（从0开始计数）位置新增节点，第一步，找到第n-1个节点；第二步，将新增节点的next设置为n-1的next（即当前的n节点）；第三步，将n-1的next设置为新增节点。
代码实现：
/**
* 在第n个位置新增节点
* @param head 头节点
* @param newNode 要新增的节点
* @param n 位置
*/
public static ListNode insertNode(ListNode head, ListNode newNode, int n){
if(n == 0){
newNode.next = head;
return newNode;
}
//n节点的前置节点，即第n-1个节点
ListNode preNode = head;
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
if(preNode == null){
break;
}
preNode = preNode.next;
}
//n的前置为null，新增失败
if(preNode == null){
return head;
}
newNode.next = preNode.next;
preNode.next = newNode;
return head;
}
常见面试题
反转链表
手写反转链表是在初中级和应届生工程师面试当中，出场率非常高的一个题目，在此忘忧给大家整理一下思路和代码实现，希望大家在实际面试当中遇到之后能够得心应手。
代码实现：
/**
* 反转链表
* @param head 当前链表头节点
* @return 反转后的链表
*/
public static ListNode reverseList(ListNode head) {
if(head == null){
return null;
}
ListNode result = null;
do{
ListNode tempNode = head;
head = head.next;
tempNode.next = result;
result = tempNode;
}while(head != null);
return result;
}
判断链表有环
思路：声明两个指针，一个指针每次往前移动一步，另一个指针每次往前移动两部。如果有一瞬间，跑的快的指针与跑的慢的指针重合时，则判定为链表有环，如果指针最终指向了null，则判定为无环。类似体育测试的时候，如果无限的围着操场跑下去，跑的快的同学总是将跑得慢的同学“套圈”。
如上图，跑的快的指针终于在多跑一圈之后，在“5”号节点的位置与跑的满的指针在此重逢了！
/**
* 判断链表有环
* @return 是否有环
*/
private static boolean cycle(ListNode head){
if(head == null){
return false;
}
ListNode aNode = head;
ListNode bNode = head;
while(bNode.next != null && bNode.next.next != null){
if(bNode.next.next == aNode.next){
return true;
}
bNode = bNode.next.next;
aNode = aNode.next;
}
return false;
}
其他景点面试题
- 链表环的大小
- 链表环的入口
关于链表的扩展
- Java中ArrayList和LinkedList的区别（参考数组和链表的区别）
结束语：正如某人所言，凡事到最后必将皆大欢喜。
