利用PHP实现常用的数据结构之链表（小白系列文章五）

tips：因为涉及指针，我们用引用来模拟，所以读者应该有面向对象的知识贮备。

引子

你可以把链表简单理解为动态数组，它不需要一块一块的开辟空间，同时，你又要注意，它存在的主要意义或者说使用场景主要是”指针功能“，它能够指来指去，对一些应用特别是内存管理起到了关键作用。

引文

因为涉及内存，常常会有一些程序的边界限制，需要programer拥有一定严密的逻辑去保证代码的鲁棒性和健壮性，所以这个知识点是面试的常考点。下面我们看看PHP的单链表实现（附常考题目实现）：

<?php

/**
 *  PHP 单链表
 *  author:entner
 *  time  :2017-8-14
 *    email :[e-mail]
 */


/**
 * TODO:构建链表节点
 */
Class Node{
    public $data;
    public $next;

    public function __construct($val,$nex){
        $this->data = $val;
        $this->next = $nex;
    }
}


/**
 * TODO:构建单链表 
 */
Class SingleLinkList{

    /*    头插法创建链表 n为节点总数    */
    public function headInsert($n){
        /*    新建一个头节点    */
        $head = new Node(null,null);
        for($i=$n;$i>0;$i--){
            $newNode = new Node($i,null);
            $head->data = $newNode->data;    #新建节点赋值给头节点
            $newNode->next = $head->next;    #将头节点的后继节点作为新建节点的后继节点，相当于在原头节点和头节点的后继节点中间添加了一个新节点
            $head->next = $newNode;            #将新建节点作为头节点的后继节点，这时候原本头节点的后继节点已经改变了
        }
        return $head;
    }

    /*    尾插法创建链表    */
    public function rearInsert($n){
        /*    新建一个尾节点    */
        $rear = new Node(null,null);
        for($j=0;$j<$n;$j++){
            $newNode = new Node($j,null);
            $rear->data = $newNode->data;

            //$newNode = $rear->next;
            $rear->next = $newNode;
            $rear = $newNode;
        }
        return $rear;
    }


    /**
     * TODO:读取链表中第i个数据
     * @param $list object 待插入的链表
     * @param $i     int     节点序号
     */

    public function readIThNode($list,$i){
        /*    如果链表为空或者i小等于0    */
        if($list == null || $i<=0){
            echo "输入参数不合法";
            return ;
        }
        /*        */
        $p = $list->next;    #设置p指向第一个节点（即头节点的后继节点））
        $j=0;                #计时器必须初始化
        while($p && $j<$i ){
            $p = $p->next;
            ++$j;
        }

        /*    第i步    */
        if($p == null){    #说明链表已经结束，不存在i节点,过滤掉i大于链表长度的情况（因为节点是散列的，事先并不知道其长度）
            echo "i长度大于链表长度" ;
            exit;
        }else{
            $e = $p->data;    #第i个节点存在 ，返回
            return $e;
        }

    }

    /**
     * TODO:在链表的第i个位置之前插入节点e
     * @param $list object 待插入的链表
     * @param $i     int     节点序号
     * @param $e    object 待插入的节点
     */
    public function Insert($list,$i,$e){
        if($e == null){
            echo "待插入节点为空";
            exit;
        }
        $p = $list->next;    #设置p指向第一个节点
        $j=0;                #计时器必须初始化

        while($p && $j<$i ){
            $p = $p->next;    #保证节点在向后移动
            ++$j;
        }

        /*    第i步    */
        if($p == null){    #说明链表已经结束，不存在i节点,过滤掉i大于链表长度的情况（因为节点是散列的，事先并不知道其长度）
            echo "不存在i节点" ;
            exit;
        }else{
            /*    标准的插入语句（头插法）    */
            $e->next = $p->next;
            $p->next = $e;
            return $list;
        }
    }


    /**
     * TODO:删除链表的第i个节点，并返回该节点的值
     * @param $list object 待插入的链表
     * @param $i    int    节点序号
     */
    public function Delete($list,$i){
        if($list == null || $i<=0){
            echo "输入参数不合法";
            exit;
        }
        $p = $list->next;    #设置p指向第一个节点
        $j=0;                #计时器必须初始化

        while($p && $j<$i ){
            $p = $p->next;    #保证节点在向后移动
            ++$j;
        }

        /*    第i步    */
        if($p == null){    #说明链表已经结束，不存在i节点,过滤掉i大于链表长度的情况，以为若i大于链表长度，则上面循环会跳出直接进入判断然后返回
            echo "不存在i节点" ;
            exit;
        }else{
            /*    标准的删除语句    */
            $q = $p->next;
            $p->next = $q->next;
            $e = $q->data;
            unset($q);
            return $e;
        }
    }

    /**
     * TODO:删除整张链表
     * @param $list object 待插入的链表
     */
    public function DeleteAll($list){
        if($list == null ){
            echo "输入参数不合法";
            exit;
        }
        $p = $list->next;    #设置p指向第一个节点
        
        while($p != null ){
            $q = $p->next;    #保证节点在向后移动
            unset($p);
            $p = $q;
        }
    }

    /**
     * Question1:输出倒数第K个节点
     * @param $head object 链表
     * @param $k     int    序号
     */
    function FindKthToTail($head, $k){
        /*    如果链表为空或者k不合法 返回null    */
        if($head == null || $k<=0){
            return null;
        }
        
        /*    这里采用了复杂度为O(n)的算法，需要准备两个节点    */
        $behind = $head;    #指向链表的第一个节点
       
        /*    算法思路：准备两个指针，假如第一个指针走到n-1（即链表末尾），第二个指针走到倒数k的位置，两者之间相差(n-1)-(n-k) = k-1 */
        for($i=0;$i<$k-1;$i++){
            /*    让第一个指针先走k-1个单位，如果不为空，则指针向后移动    */
            /*    注意：这里有一个隐藏的条件，就是链表的长度有可能小于k，我们不不遍历完整个链表是无法知道其长度的    */
            if($head->next != null){
                $head = $head->next;
            }else{
                return ;
            }
        }
        /*    当第一个指针走到k-1且还不为空，这时让第二个指针开始走，当第一个指针走到n-1的时候，第二个指针也走到了倒数第k的位置，即所求    */
        while($head->next != null){
            $head = $head->next;
            $behind = $behind->next;
        }
        return $behind;
    }

    
    /**
     * Question2:反转链表
     * @param $head object 链表
     */
    public function ReverseList($pHead)
{
    /*    如果链表为空，返回null    */
    if($pHead == null){
        return null;
    }
    $pre  = $pHead; #前一节点 ，这里是根节点
    $cur  = $pre->next; #当前节点    2     例：1->2->3
    $next = null;    #后一节点
   
    /*    链表存在且不为空    */
    while(!$cur){
        $next = $cur->next;    #用一个变量暂时存储后一节点，因为一旦前面反转，就断链了
        $cur->next = $pre;    #将前一节点作为当前节点的后一节点，是为反转

        #指针后移
        $pre = $cur;    
        $cur = $next;   
    }
    return $pre;
}
}
$object = new SingleLinkList();
$result = (new SingleLinkList)->headInsert(4);
$pre = $object->ReverseList($result);
//$behind = $object->FindKthToTail($result,1);

// $e = $object->readIThNode($result,2);
// echo $e;

// $newNode = new Node(6,null);
// $newList = $object->Insert($result,2,$newNode);

// $e = $object->Delete($result,2);

 echo "<pre>";
// print_r($result);
print_r($pre);