力扣刷题记录十：707、设计链表

记录力扣刷题第十题

本文包含C++、Java和Python的解法

题目描述如下

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

来源：LeetCode

思路：实现并不难，对数据结构有一些了解的人经过调试、修改都能写出来，就是有一些细节要注意。

这里就不再赘述，直接放代码了

单链表做法

C++

struct LinkNode {
    int val;
    LinkNode* nxt;
    LinkNode(int val):
    val(val), nxt(nullptr)
    {}
};
class MyLinkedList {
public:
    MyLinkedList() {
        _head = new LinkNode(0);
        _size = 0;
    }
    
    int get(int index) {
        if(index < 0 || index >= _size) {
            return -1;
        }
        LinkNode* cur = _head->nxt;
        while(index--) {
            cur = cur->nxt;
        }
        return cur->val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(_size, val);
    }
    
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index > _size) {
            return;
        }
        if(index < 0) {
            index = 0;
        }
        LinkNode* wt = new LinkNode(val);
        LinkNode* cur = _head;
        while(index--) {
            cur = cur->nxt;
        }
        wt->nxt = cur->nxt;
        cur->nxt = wt;
        _size++;
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        if(index >= _size || index < 0) {
            return;
        }
        LinkNode* cur = _head;
        while(index--) {
            cur = cur->nxt;
        }
        LinkNode* wt = cur->nxt;
        cur->nxt = cur->nxt->nxt;
        delete wt;        
        _size--;
    }
private:
    LinkNode* _head;
    int _size;
};

Java

class MyLinkedList {
    class ListNode {
        int val;
        ListNode next;
        ListNode(int x){ val = x; }
    }
    int size;
    ListNode head;
    public MyLinkedList() {
        head = new ListNode(0);
        size = 0;
    }
    
    public int get(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        ListNode cur = head;
        for (int i = 0; i <= index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur.val;
    }
    
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }
    
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index > size) return;
        if(index < 0) index = 0;
        size++;
        ListNode wt = new ListNode(val);
        ListNode cur = head;
        for(int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        wt.next = cur.next;
        cur.next = wt;
    }
    
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        ListNode cur = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        cur.next = cur.next.next;
        size--;
    }
}

Python

class LinkNode:
    def __init__(self, x: int):
        self.val = x
        self.next = None
class MyLinkedList:
    def __init__(self):
        self.size = 0
        self.head = LinkNode(0)

    def get(self, index: int) -> int:
        if index < 0 or index >= self.size:
            return -1
        cur = self.head
        for i in range(0, index + 1):
            cur = cur.next
        return cur.val

    def addAtHead(self, val: int) -> None:
        self.addAtIndex(0, val)

    def addAtTail(self, val: int) -> None:
        self.addAtIndex(self.size, val)

    def addAtIndex(self, index: int, val: int) -> None:
        if index > self.size:
            return
        if index < 0:
            index = 0
        self.size += 1
        wt = LinkNode(val)
        cur = self.head
        for i in range(0, index):
            cur = cur.next
        wt.next = cur.next
        cur.next = wt

    def deleteAtIndex(self, index: int) -> None:
        if index < 0 or index >= self.size:
            return
        self.size -= 1
        cur = self.head
        for i in range(0, index):
            cur = cur.next
        cur.next = cur.next.next

双链表做法

struct DLinkNode {
    int val;
    DLinkNode* next;
    DLinkNode* prev;
    DLinkNode(int x):
        val(x), next(nullptr), prev(nullptr)
    {}
};
class MyLinkedList {
public:

    MyLinkedList() {
        size = 0;
        head = new DLinkNode(-1);
        tail = new DLinkNode(-1);
        head->next = tail;
        tail->prev = head;
    }
    
    int get(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        DLinkNode* cur = head;
        for(int i = 0; i <= index; i++) {
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        size++;
        DLinkNode* wt = new DLinkNode(val);
        if(head->next != nullptr) {
            wt->next = head->next;
            head->next = wt;
            wt->prev = head;
            wt->next->prev = wt;
            return;
        }
        wt->next = head->next;
        head->next = wt;
        wt->prev = head;
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        size++;
        DLinkNode* wt = new DLinkNode(val);
        tail->prev->next = wt;
        wt->prev = tail->prev;
        tail->prev = wt;
        wt->next = tail;
    }
    
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index > size) {
            return;
        }
        size++;
        if(index <= 0) {
            addAtHead(val);
            return;
        }
        DLinkNode* cur = head;
        DLinkNode* wt = new DLinkNode(val);
        for(int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur->next;
        }
        wt->next = cur->next;
        cur->next->prev = wt;
        wt->prev = cur;
        cur->next = wt;
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        if(index >= size || index < 0) {
            return;
        }
        DLinkNode* cur = head;
        for(int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur->next;
        }
        DLinkNode* wt = cur->next;
        cur->next = wt->next;
        wt->next->prev = cur;
        delete wt;
        size--;
    }
private:
    int size;
    DLinkNode* head;
    DLinkNode* tail;
};

其实这题没必要用双链表，我是为了复习数据结构中的双链表知识才这样写的。注意在头插时要对链表为空的情况额外讨论，防止head->next为空导致head->next->prev访问了空指针使得程序运行时出错。
Java与Python的双链表做法就不再附上了，参考上面的代码对一些实现细节加以注重都能写出来。