代码随想录算法训练营第三天 | 203.移除链表元素、206.翻转链表、707.设计链表

链表基本知识

1. 链表的基本结构：链表由节点构成，每个节点分为数据域和指针域。
2. 链表的头和尾：链表的头节点可有可无，建议使用头节点，链表的最后一个节点的指针指向NULL。
3. 链表的分类：链表根据指针的数量以及指向的不同分为单链表、双链表、循环链表
4. 链表的存储：链表的节点在内存中不是连续分布的，而是散乱分布的。
5. 链表的定义：

//单链表
typedef struct ListNode{
    int data;//数据域
    struct ListNode* next;//指针域，指向下一个节点
}*LinkList;

1. 链表的操作：

• • 删除节点：有链表 A->B->C,想删除节点B，则：A->next=C;delete B(释放B的存储空间).
  • 增加节点：对于一个A->B->C的链表，想在A和B之间增加D节点，则D->next=A->next,A->next=D.

1. 时间复杂度:插入O(1),删除O(1),查询O(n).

203.移除链表元素

ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {//无虚拟头节点
        
        //单独删除头节点
        while(head!=NULL&&head->val==val){//判断头节点不为空且合法则进入循环
            ListNode *temp=head;//临时指针指向该节点
            head=head->next;
            delete temp;
        }
        //删除其他节点
        ListNode *ptr=head;//临时指针指向该链表的头节点
        while(ptr!=NULL&&ptr->next!=NULL){//当该节点不为空并且该节点的下一个节点也不为空时进入循环
            if(ptr->next->val==val)//节点数据合法
            {
                ListNode *temp=ptr->next;//临时指针指向要删除的节点
                ptr->next=temp->next;//移动指针
                delete temp;//删除节点
            }
            else {//节点不合法
                ptr=ptr->next;
            }
        }
        return head;
        
    }

//有虚拟头节点，能统一操作，代码更简洁
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
        dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head，这样方便后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while (cur->next != NULL) {
            if(cur->next->val == val) {
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }
        head = dummyHead->next;
        delete dummyHead;
        return head;
    }

707.设计链表

class MyLinkedList {
public:
    // 定义链表节点结构体
    struct LinkedNode {
        int val;
        LinkedNode* next;
        LinkedNode(int val):val(val), next(nullptr){}
    };

    // 初始化链表
    MyLinkedList() {
        _dummyHead = new LinkedNode(0); // 这里定义的头结点 是一个虚拟头结点，而不是真正的链表头结点
        _size = 0;
    }

    // 获取到第index个节点数值，如果index是非法数值直接返回-1， 注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
    int get(int index) {
        if (index > (_size - 1) || index < 0) {
            return -1;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead->next;
        while(index--){ // 如果--index 就会陷入死循环
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }

    // 在链表最前面插入一个节点，插入完成后，新插入的节点为链表的新的头结点
    void addAtHead(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        newNode->next = _dummyHead->next;
        _dummyHead->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 在链表最后面添加一个节点
    void addAtTail(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(cur->next != nullptr){
            cur = cur->next;
        }
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 在第index个节点之前插入一个新节点，例如index为0，那么新插入的节点为链表的新头节点。
    // 如果index 等于链表的长度，则说明是新插入的节点为链表的尾结点
    // 如果index大于链表的长度，则返回空
    // 如果index小于0，则在头部插入节点
    void addAtIndex(int index, int val) {

        if(index > _size) return;
        if(index < 0) index = 0;        
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur->next;
        }
        newNode->next = cur->next;
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 删除第index个节点，如果index 大于等于链表的长度，直接return，注意index是从0开始的
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index >= _size || index < 0) {
            return;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur ->next;
        }
        LinkedNode* tmp = cur->next;
        cur->next = cur->next->next;
        delete tmp;
        //delete命令指示释放了tmp指针原本所指的那部分内存，
        //被delete后的指针tmp的值（地址）并非就是NULL，而是随机值。也就是被delete后，
        //如果不再加上一句tmp=nullptr,tmp会成为乱指的野指针
        //如果之后的程序不小心使用了tmp，会指向难以预想的内存空间
        tmp=nullptr;
        _size--;
    }

    // 打印链表
    void printLinkedList() {
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while (cur->next != nullptr) {
            cout << cur->next->val << " ";
            cur = cur->next;
        }
        cout << endl;
    }
private:
    int _size;
    LinkedNode* _dummyHead;

};

206.翻转链表

这道题让我们将链表的顺序反转一下,即如果原来是A->B->C->D,那么反转过后就是D->C->B->A\

如果新建一个链表来存储反转过后的数据的话过于浪费空间,我们用双指针来解决这个问题.

ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* cur=head;//指向当前节点
        ListNode* pre=NULL;//指向当前节点的前一个节点
        ListNode* temp=NULL;//临时指针,用于保存节点
        while(cur!=NULL){
            temp=cur->next;//保存当前节点的下一个节点,因为此时要开始改变cur->next的指向了
            cur->next=pre;//让cur->next指向它的前一个节点pre
            pre=cur;//pre节点前移
            cur=temp;//cur节点前移
        }
        return pre;
    }