链表2：设计链表

于 2022-11-11 21:46:56 发布
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分类专栏： 代码随想录 文章标签： 链表 数据结构
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主要是我自己刷题的一些记录过程。如果有错可以指出哦，大家一起进步。
转载代码随想录
原文链接：
代码随想录

题目：

设计链表的实现。您可以选择使用单链表或双链表。单链表中的节点应该具有两个属性：val 和 next。val 是当前节点的值，next 是指向下一个节点的指针/引用。如果要使用双向链表，则还需要一个属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点都是 0-index 的。

在链表类中实现这些功能：

**get(index)：**获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
**addAtHead(val)：**在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。
**addAtTail(val)：**将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
addAtIndex(index,val)： 在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val 的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。如果 index小于0，则在头部插入节点。
**deleteAtIndex(index)：**如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

示例：

MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();
linkedList.addAtHead(1);
linkedList.addAtTail(3);
linkedList.addAtIndex(1,2);   //链表变为1-> 2-> 3
linkedList.get(1);            //返回2
linkedList.deleteAtIndex(1);  //现在链表是1-> 3
linkedList.get(1);            //返回3

提示：

0 <= index, val <= 1000
请不要使用内置的 LinkedList 库。
get, addAtHead, addAtTail, addAtIndex 和 deleteAtIndex 的操作次数不超过 2000

思路：

这道题目设计链表的五个接口：

获取链表第index个节点的数值
在链表的最前面插入一个节点
在链表的最后面插入一个节点
在链表第index个节点前面插入一个节点
删除链表的第index个节点
可以说这五个接口，已经覆盖了链表的常见操作，是练习链表操作非常好的一道题目

链表操作的两种方式：

直接使用原来的链表来进行操作。
设置一个虚拟头结点在进行操作。
下面采用的设置一个虚拟头结点（这样更方便一些，大家看代码就会感受出来）。

虚拟头结点

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，则置为0，作为链表的新头节点。
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > _size || index < 0) {
            return;
        }
        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;
        _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;

};

自己的代码

我自己的代码其实大部分是抄他的，我自己补充了一下析构函数和测试数据。

#include<iostream>
using namespace std;
//这里是我自己第一次写蹦的代码
//struct ListNode {
//    int val;
//    ListNode* next;
//    ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
//    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
//    ListNode(int x, ListNode* next) : val(x), next(next) {}
//};
//class MyLinkedList {
//public:
//    MyLinkedList() {
//        head = NULL;  //链表的头节点
//    }
//
//    int get(int index) {
//        ListNode* cur = head;
//        while (cur) {
//            if (index-- == 0)
//                return cur->val;
//            cur = cur->next;
//        }
//        return -1;
//    }
//
//    void addAtHead(int val) {
//        ListNode a(val, head);
//        head = &a;
//    }
//
//    void addAtTail(int val) {
//        ListNode* cur = head;
//        ListNode* pre = cur;
//        while (cur) {
//            pre = cur;
//            cur = cur->next;
//        }
//        ListNode a(val);
//        pre->next = & a;
//    }
//
//    void addAtIndex(int index, int val) {
//        ListNode pre(0, head);
//        ListNode* tmp = &pre;
//        while (head) {
//            if (index-- == 0)
//                break;
//            tmp = head;
//            head = head->next;
//        }
//        ListNode a(val, head);
//        tmp->next = &a;
//        head = pre.next;
//    }
//
//    void deleteAtIndex(int index) {
//        ListNode pre(0, head);
//        ListNode* tmp = &pre;
//        while (head) {
//            if (index-- == 0)
//                break;
//            tmp = head;
//            head = head->next;
//        }
//        tmp->next = head->next;
//        head = pre.next;
//    }
//private:
//    ListNode* head;  //链表的头节点
//};

class MyLinkedList {
public:
    // 定义链表节点结构体
    struct listNode {
        int val;                                                    //数据域
        listNode* next;                                             //指针域（指针指向下一个节点的地址）
        listNode():val(0),next(nullptr){}                           //默认构造
        listNode(int x) :val(x), next(nullptr) {}                   //含参构造
        listNode(int x,listNode* next) :val(0), next(next) {}       //含参构造
    };

    // 初始化链表
    MyLinkedList() {
        m_dummyHead = new listNode; // 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
        m_size = 0;
    }

    ~MyLinkedList() {
        listNode* temp;
        listNode* cur= m_dummyHead;
        while (cur) {
            temp = cur;
            cur = cur->next;
            cout << "析构了：" << temp->val << endl;
            delete temp;
        }
    }

    // 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)const {
        if (index > (m_size - 1) || index < 0) {            //处理特殊情况
            return -1;
        }
        listNode* cur = m_dummyHead->next;
        while (index--) {
            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) {
        listNode* newNode = new listNode(val);
        newNode->next = m_dummyHead->next;
        m_dummyHead->next = newNode;
        ++m_size;
    }

    // 在链表最后面添加一个节点
    void addAtTail(int val) {
        listNode* newNode = new listNode(val);
        listNode* cur = m_dummyHead;
        while (cur->next) {
            cur = cur->next;
        }                           //while完 cur就是尾节点。考虑特殊情况空链表时，cur->next为空
        cur->next = newNode;
        ++m_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，则置为0，作为链表的新头节点。
    void addAtIndex(int index, int val) {
        listNode* newNode = new listNode(val);
        if (index < 0) {
            newNode->next = m_dummyHead->next;
            m_dummyHead->next = newNode;
        }
        if (index > m_size) {
            delete newNode;
        }
        else {
            listNode* cur = m_dummyHead;
            while (index--) {
                cur = cur->next;
            }
            newNode->next = cur->next;
            cur->next = newNode;
            ++m_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<0 || index >(m_size - 1))
            return;
        listNode* cur = m_dummyHead;
        while (index--) {
            cur = cur->next;
        }
        listNode* temp = cur->next;
        cur->next = cur->next->next;
        cout << "删除元素：" << temp->val << endl;
        delete temp;
        --m_size;
    }

    // 打印链表
    void printMyLinkedList() const {
        listNode* cur = m_dummyHead;
        while (cur->next) {
            cur = cur->next;
            cout << cur->val << "  ";
        }
        cout << endl;
    }

private:
    listNode* m_dummyHead;  //虚拟头节点
    int m_size;             //链表长度
};

int main() {
    MyLinkedList* linkedList = new MyLinkedList();
    linkedList->addAtHead(1);
    linkedList->addAtTail(3);
    linkedList->addAtIndex(0, 2);   //链表变为2  1  3
    linkedList->printMyLinkedList();
    linkedList->get(1);            //返回2
    linkedList->deleteAtIndex(1);  //现在链表是1-> 3
    linkedList->get(1);            //返回3
    linkedList->printMyLinkedList();
    delete linkedList;
    system("pause");
    return 0;
}
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