线性表是一种十分基础且重要的数据结构，它主要包括以下内容：
- 数组
- 链表
- 队列
- 栈
接下来，我将对这四种数据结构做一个详细的总结，其中对链表实现了十几种常见的操作。希望对你有所帮助。
1.数组
数组(Array)是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。
注意点：①.数组是一种线性表；②.连续的内存空间和相同类型的数据
由于第二个性质，数组支持 “随机访问”，根据下表随机访问的时间复杂度为O(1);但与此同时却使得在数组中删除，插入数据需要大量的数据搬移工作。
低效的“插入”和“删除”
插入操作
假如数组的长度为n，我们需要将一个数据插入到数组的第k个位置，我们需要将第k~n位元素都顺序地往后挪动一位。
最好情况时间复杂度为O(1),此时对应着在数组末尾插入元素;
最坏情况时间复杂度为O(n),此时对应着在数组开头插入元素;
平均情况时间复杂度为O(n),因为我们在每个位置插入元素的概率相同，故(1+2+3+……+n)/n=O(n);
但是根据我们的需求，有一个特定的场景。如果数组的数据是有序的，那么我们在插入时就一定要那么做；但是如果数组中存储的数据并没有任何规律，数组只是被当成一个存储数据的集合，我们可以有一个取巧的方法：
直接将第k个元素搬移到数组元素的最后，把新的数据直接放入第k个位置即可（是不是很简单啊），这时插入元素的复杂度为O(1)。
删除操作
和插入操作一样，为了保证内存的连续性，删除操作也需要搬移数据。
最好情况时间复杂度为O(1),此时对应着删除数组末尾的元素;
最坏情况时间复杂度为O(n),此时对应着删除数组开头的元素;
平均情况时间复杂度为O(n),因为我们删除每个位置的元素的概率相同，故(1+2+3+……+n)/n=O(n);
当然，在某些特殊情况下，我们并不一定非要进行复杂的删除操作。我们只是将需要删除的数据记录，并且假装它以经被删除了。直到数组没有更多空间存储数据时，我们再触发一次真正的删除操作即可。
这其实就和生活中的垃圾桶类似，垃圾并没有消失，只是被“标记”成了垃圾，而直到垃圾桶塞满时，才会清理垃圾桶。
警惕数组访问越界
在 C 语言中，只要不是访问受限的内存，所有的内存空间都是可以自由访问的。如果疏忽会造成严重的后果。当然，Java会自动检测。
2.链表
- 链表结点表示
- 打印单链表
- 单链表根据索引插入结点
- 获取单链表的长度
- 打印单链表的长度
- 单链表删除指定索引的结点
- 单链表实现元素查找，返回是否存在布尔值
- 单链表删除指定索引的后续节点
- 单链表反转
- 递归地进行单链表反转
- 检测链表中是否含有环
- 删除倒数第k个结点
- 求中间节点
- 有序链表合并
链表结点表示
public class Node{ int data; Node Next;}打印单链表
public class Method { //打印单链表 public static void PrintNode (Node list){ for(Node x=list;x!=null;x=x.Next) System.out.print(x.data+" "); System.out.println(); }单链表根据索引插入结点
public static Node insert(Node first,int index,Node a){ Node ret = new Node(); ret.Next=first;//创建一个虚拟头节点 Node p=ret; while((index--)!=0) p=p.Next; //完成节点的插入操作 a.Next=p.Next; p.Next=a; //返回真正的链表头节点地址 return ret.Next;//函数返回链表的头节点 }获取单链表的长度
public static int GetLength(Node first){ int n=0; for(Node x=first;x!=null;x=x.Next){ ++n; } return n; }打印单链表的长度
public static void PrintLength(Node first){ System.out.println("Length : "+GetLength(first)); }单链表删除指定索引的结点
public static Node Delete(Node first,int index){ if(index<0||index>=GetLength(first)) return first; else{ Node ret=new Node(); ret.Next=first; Node p=ret; while((index--)!=0) p=p.Next; //完成节点的删除操作 p.Next=p.Next.Next; return ret.Next; } }单链表实现元素查找，返回是否存在布尔值
public static boolean Find(Node first,int key){ for(Node x=first;x!=null;x=x.Next){ if(x.data==key) return true; } return false; }单链表删除指定索引的后续节点
public static void RemoveAfter(Node first,int index){ Node ret=new Node(); ret.Next=first; Node p=ret; while((index--)!=0) p=p.Next; p.Next.Next=null; }单链表反转
public static Node reverse(Node list){ Node curr=list,pre=null; while(curr!=null){ Node next=curr.Next; curr.Next=pre; pre=curr; curr=next; } return pre; }递归地进行单链表反转
public static Node reverseRecursively(Node head){ if(head==null||head.Next==null) return head;//递归的终止条件，返回反转后链表的头节点 Node reversedListHead=reverseRecursively(head.Next); head.Next.Next=head;//改变这两个结点之间的指向顺序 head.Next=null; return reversedListHead;//返回反转后的链表头节点 }检测链表中是否含有环
public static boolean checkCircle(Node list){ if(list==null) return false; Node fast=list.Next; Node slow=list; while(fast!=null&&fast.Next!=null){ fast=fast.Next.Next; slow=slow.Next; if(slow==fast) return true; } return false; }删除倒数第k个结点
public static Node deleteLastKth(Node list,int k){ //利用两个指针，fast和slow，它们之间差k个位置，判断如果fast.Nest=null,也就代表着slow这个位置就是倒数第k个结点 Node fast=list; int i=1; while(fast!=null&&i<k){ fast=fast.Next; ++i; } if(fast==null) return list; Node slow=list; Node prev=null; while(fast.Next!=null){ fast=fast.Next; prev=slow; slow=slow.Next; } if(prev==null){ list=list.Next; }else{ prev.Next=prev.Next.Next; } return list; }求中间节点
public static Node findMiddleNode(Node list){ if(list==null) return null; Node fast=list; Node slow=list; while(fast!=null&&fast.Next!=null){ fast=fast.Next.Next; slow=slow.Next; } return slow; }有序链表合并
public static Node mergeTwoLists(Node l1,Node l2){ Node soldier=new Node(); Node p=soldier; while(l1!=null&&l2!=null){ if(l1.data<l2.data){ p.Next=l1; l1=l2.Next; } else{ p.Next=l2; l2=l2.Next; } p=p.Next; } if(l1!=null){ p.Next=l1;} if(l2!=null){ p.Next=l2;} return soldier.Next; }3.栈
- 顺序栈
- 链式栈
1.基于数组实现的顺序栈
- 构造函数
- 入栈操作
- 出栈操作
- 打印操作
package Stack;//基于数组实现的顺序栈public class ArrayStack { private int[] items; private int count;//栈中的元素个数 private int n;//栈的大小 //初始化数组，申请一个大小为n的数组空间public ArrayStack(int n){ this.items=new int[n]; this.n=n; this.count=0;}//入栈操作public boolean push(int item){ //数组空间不足，直接返回false，入栈失败 if(count==n) return false; //将data放在下标为count的位置，并且count加一 items[count]=item; ++count; return true;}//出栈操作public int pop(){ //栈为空，直接返回-1; if(count==0) return -1; //返回下标为count-1的数组元素，并且栈中元素个数count减一 int tmp=items[count-1]; --count; return tmp;}public void PrintStack(){ for(int i=count-1;i>=0;--i){ System.out.print(items[i]+" "); } System.out.println(); }}2.基于链表的链式栈
- 入栈操作
- 出栈操作
- 打印操作
package Stack;public class LinkedListStack { private Node top;//栈顶（最近添加的元素） private int N;//元素数量 private class Node{ //定义了结点的嵌套类 int data; Node Next; } public boolean isEmpty(){ return top==null; } public int size(){ return N; } public void push(int data){ /*Node newNode=new Node(); //判断是否为空栈 //if(top==null) newNode=top; top.data=data; top.Next=newNode; N++;*/ Node newNode=top; top=new Node(); top.data=data; top.Next=newNode; ++N; } public int pop(){ //从栈顶删除元素 if(top==null) return -1;//这里用-1表示栈中没有数据 int data=top.data; top=top.Next; N--; return data; } public void PrintStack(){ for(Node x=top;x!=null;x=x.Next){ System.out.print(x.data+" "); } System.out.println(); }}4.普通队列
- 基于数组实现的普通队列
- 基于链表实现的队列
- 基于数组实现的循环队列
1.基于数组实现的普通队列
- 构造函数
- 入队操作
- 出队操作
- 打印队列中的元素
package Queue;//用数组实现队列public class ArrayQueue { //数组：items，数组大小：n private int[] items; private int n=0; //head表示队头下标，tail表示队尾下标 private int head=0; private int tail=0; //申请一个大小为capacity的数组 public ArrayQueue(int capacity){ items=new int[capacity]; n=capacity; } //入队(一),基础版 public boolean enqueue(int item){ //如果tail==n，表示队列末尾已经没有空间了 if(tail==n) return false; items[tail]=item; ++tail; return true; } //入队（二），改进版 public boolean enqueue1(int item){ //如果tail==n，表示队列末尾已经没有空间了 if(tail==n){ //tail==n&&head==0,表示整个队列都占满了 if(head==0) return false; //数据搬移 for(int i=head;i<tail;++i){ items[i-head]=items[i]; } //搬移完成后重新更新head和tail tail=tail-head; head=0; } items[tail]=item; ++tail; return true; } //出队 public int dequeue(){ //如果head==tail，表示队列为空 if(head==tail) return -1;//这里用-1表示队列为空 int ret=items[head]; ++head; return ret; } //打印队列 public void PrintQueue(){ for(int i=head;i<tail;++i){ System.out.print(items[i]+" "); } System.out.println(); }}2.基于链表实现的队列
- 构造函数
- 入队操作
- 出队操作
- 打印队列中的元素
package Queue;//基于链表实现的队列public class LinkedListQueue { private Node head;//指向最早添加的结点的链接 private Node tail;//指向最近添加的结点的链接 private int N;//队列中的元素数量 private class Node{ //定义了结点的嵌套类 int data; Node Next; } public boolean isEmpty(){ return head==null; } public int size(){ return N;} //向表尾添加元素,即入队 public void enqueue(int data){ Node newNode=tail; tail=new Node(); tail.data=data; tail.Next=null; if(isEmpty()) head=tail; else newNode.Next=tail; ++N; } public int dequeue(){ //从表头删除元素 int data=head.data; head=head.Next; if(isEmpty()) tail=null; N--; return data; } //打印输出队列元素 public void PrintQueue(){ for(Node x=head;x!=null;x=x.Next){ System.out.print(x.data+" "); } System.out.println(); }}3.基于数组实现的循环队列
- 构造函数
- 入队操作
- 出队操作
- 打印队列中的元素
package Queue;public class CircularQueue { //数组items，数组大小n private int[] items; private int n=0; //head表示队头下标，tail表示队尾下标 private int head=0; private int tail=0; //申请一个大小为capacity的数组 public CircularQueue(int capacity){ items = new int[capacity]; n=capacity; } //入队 public boolean enqueue(int item){ //队列满了 if((tail+1)%n==head) return false; items[tail]=item; tail=(tail+1)%n;//实现计数的循环 return true; } //出队 public int dequeue(){ //如果head==tail，表示队列为空 if(head==tail) return -1;//以-1表示队列为空 int ret=items[head]; head=(head+1)%n; return ret; } //打印队列 public void PrintQueue(){ if(n==0) return; for(int i=head;i%n!=tail;i=(i+1)%n){ System.out.print(items[i]+" "); } System.out.println(); }}说明
文章代码太多，我本来是希望分成几篇文章写的，但是由于一些原因，最终放在了一起，略显臃肿。代码都是经过测试用例测试过的，应该不会有错误。
如果体验不太好，可以移步我的Github,里面观感较好。
题外话：对于算法初学者，推荐一本十分 nice 的书籍 《算法第四版》，里面各种配图十分详细。如果你需要电子版文件，后台回复算法4即可获得下载链接。后台回复 算法01 送你一份 算法与数据结构思维导图。最后，希望我们一起进步，一起成长！