707. 设计链表（java、链表操作）

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

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代码随想录 - 题目解析

思路

考察对链表的基本操作，需要注意的有两点
一是对边界条件的限制，包括无效边界条件，以及节点前驱索引判断。
二是对链表的添加节点操作，删除节点操作的逻辑处理。

代码

单链表操作

// 定义单链表
class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode() {
    }
    ListNode (int val) {
        this.val = val;
    }
}

// 单链表
class MyLinkedList {
    // 链表长度
    int size;
    // 头节点
    ListNode head;
    //初始化单链表，设置虚拟头节点，size 为 0 
    public MyLinkedList() {
        head = new ListNode(0);
        size = 0;
    }
    
    // 获取链表中第 index 个节点的值，如果索引无效，则返回 -1
    public int get(int index) {
        // 当索引小于 0 或者大于等于链表长度（index 从 0 开始）时无效
        if (index >= size || index < 0 ) {
            return -1;
        }
        // head 节点是固定不动的，因为遍历需要移动链表，所以需要一个临时链表代替
        ListNode cur = head;
        // 通过遍历将链表指针移动到正确的位置
        for( int i = 0; i <= index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        // 返回值
        return cur.val;
    }


    
    // 在链表的头节点之前添加一个新节点
    public void addAtHead(int val) {
        // 调用另一个方法，当 index 为 0 时，表示在头节点之前插入一个新节点
        addAtIndex(0,val);
    }
    // 在链表的最后一个节点之后添加一个新节点
    public void addAtTail(int val) {
    // 调用另一个方法，当 index 为 size 时，表示在尾节点之后插入一个新节点
        addAtIndex(size,val);
    }
    
    // 在链表中 index 位置插入一个新节点
    // 当插入位置大于链表长度，返回空
    // 当插入位置小于 0 ,则作为头节点插入
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size) {
            return;
        }
        if (index < 0) {
            index = 0;
        }
        // 链表长度 +1
        size++;
        ListNode pred = head;
        // 找到要插入节点的前驱，i 要小于 index 
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        // 插入新节点
        ListNode toAdd = new ListNode(val);
        toAdd.next = pred.next;
        pred.next = toAdd;
    }

    // 删除链表节点
    public void deleteAtIndex(int index) {
        // 当索引小于 0 或者大于等于链表长度（index 从 0 开始）时无效
        if ( index >= size || index < 0 ) {
            return;
        }
        // 链表长度 -1
        size--;
        // 遍历查找需要删除链表节点的位置
        ListNode cur = head;
        // 找到要删除节点的前驱
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        // 执行删除节点操作
        cur.next = cur.next.next;
    }
}

/**
 * Your MyLinkedList object will be instantiated and called as such:
 * MyLinkedList obj = new MyLinkedList();
 * int param_1 = obj.get(index);
 * obj.addAtHead(val);
 * obj.addAtTail(val);
 * obj.addAtIndex(index,val);
 * obj.deleteAtIndex(index);
 */