2.26代码随想录第三天打卡

准备：链表理论基础

链表的类型

（1）单链表：

1.链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是数据域一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。链表的入口节点称为链表的头结点也就是head。

2.单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点。

（2）双链表：

1.每一个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。

双链表 既可以向前查询也可以向后查询。

（3）循环链表：

1.就是链表首尾相连,循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。

203.移除链表元素

（1）题目描述：

（2）开始想法：

1.输出中没有和val相同的值，应该要用跳过的方法让前一个节点指向下下个节点

（3）解题思路：

方法一：直接使用原来的链表进行删除的工作

1.如果要移除头节点，旧的节点内存要释放

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        // 删除头结点
        while (head != NULL && head->val == val) { // 注意这里不是if，head->val访问的是结点的值
            ListNode* tmp = head;
            head = head->next;
            delete tmp;
        }

        // 删除非头结点
        ListNode* cur = head;
        while (cur != NULL && cur->next!= NULL) {
            if (cur->next->val == val) {
                ListNode* tmp = cur->next;//内存的释放，大体逻辑可以先不看它
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;//内存的释放
            } else {
                cur = cur->next;//如果cur后节点的数值不是要找的，就将cur移向下一个结点继续查找
            }
        }
        return head;
    }
};

方法二：设置一个虚拟头节点再进行移除的操作

lass Solution {
public:
    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;//为什么要再赋一下值，因为此时只有虚拟节点的下一个节点才是头节点，以前的head可能已经被删了
        delete dummyHead;
        return head;
    }
};

（4）总结：

1.在链表操作中，返回头节点（head）实际上返回的是一个指向头节点的指针。这个指针包含了头节点的地址信息，而头节点本身又通过其 next 指针连接到链表的后续节点。因此，返回头节点实际上获得了整个链表的访问权限，包括头节点及其后的所有节点。

2.一定要定义一个临时指针cur来遍历链表，千万不要用头节点来遍历！！！头结点的值如果一直变化，那最后怎么返回head

707.设计链表

（1）题目描述：

（2）开始想法：

1.感觉像本来就有这些功能可以直接调用

（3）解题思路：

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;
    }

    // 第一个：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;
    }

    // 第二个：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++;
    }

    // 第三个：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;//让cur指向尾部节点
        }
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 第四个：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++;
    }

    // 第五个：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;

};

（4）总结：

1.第二个在头部插入一个节点一定要注意最开始的指向顺序

2.第四个里在第n个节点前插入一个节点，要注意cur指向第n个节点原本前面的节点（说不清上图）

3.删除一个节点也是一样，要找好cur的位置

206.反转链表

（1）题目描述：

（2）解题思路：

方法一：双指针法

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点
        ListNode* cur = head;
        ListNode* pre = NULL;
        while(cur) {
            temp = cur->next;  // 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
            cur->next = pre; // 翻转操作
            // 更新pre 和 cur指针
            pre = cur;
            cur = temp;
        }
        return pre;
    }
};

方法二：递归法

1.同样是当cur为空的时候循环结束，不断将cur指向pre的过程

2.注意参数为什么这样填（对照着双指针来看）

class Solution {
public:
    ListNode* reverse(ListNode* pre,ListNode* cur){
        if(cur == NULL) return pre;
        ListNode* temp = cur->next;
        cur->next = pre;
        // 可以和双指针法的代码进行对比，如下递归的写法，其实就是做了这两步
        // pre = cur;
        // cur = temp;
        return reverse(cur,temp);
    }
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 和双指针法初始化是一样的逻辑
        // ListNode* cur = head;
        // ListNode* pre = NULL;
        return reverse(NULL, head);
    }

};

（3）总结：

1.如果再定义一个新的链表，实现链表元素的反转，会浪费内存空间。

2.只需要改变链表的next指针的指向，直接将链表反转 ，而不用重新定义一个新的链表。

3.首先定义一个cur指针，指向头结点，再定义一个pre指针，初始化为null。然后要开始反转了，首先要把 cur->next 节点用tmp指针保存一下，接下来就要改变 cur->next 的指向了，将cur->next 指向pre ，此时反转了第一个节点