【算法训练】day7链表

链表基础知识

单链表

双链表

循环链表

链表实现

public class ListNode {
    //节点值
    int val;
    //下一个节点
    ListNode next;
    //节点的构造
    public ListNode() {
    }

    // 节点的构造
    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    // 节点的构造
    public ListNode(int val, ListNode next) {
        this.val = val;
        this.next = next;
    }
}

struct ListNode {
    int val;  // 节点值
    ListNode *next;  //next指针
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  //构造
};

与数组比

数组在增删上较为麻烦，删除/插入的时间复杂度为O(n)，但是查询是O(1)

而链表相反，其增删只需要改变节点的pre和next即可，时间为O(1)，但是查询时间为O(n)

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203. 移除链表元素-简单

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。

示例 1：

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：

输入：head = [], val = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

提示：

• 列表中的节点数目在范围 [0, 104] 内
• 1 <= Node.val <= 50
• 0 <= val <= 50

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 * 正常解法，考虑头结点，遍历即可
 */
class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        //头结点拎出考虑，直到头结点不为val
        while(head!=null&&head.val==val){
            head=head.next;
        }
        //为空直接返回
        if(head==null){
            return head;
        }
        ListNode pre = head;
        //下一节点不为空则遍历
        while(pre.next!=null){
            if(pre.next.val==val){
                pre.next=pre.next.next;
            }else{
                pre=pre.next;
            }
        }
        return head;

    }
}

注意：先判断头结点是否不为空且等于val，再判断其为空返回。
如果一个链表为：[1->null]，移除元素1.
错误思想：首先判断head不为空，再判断head为1，移除。head指向null，再进行循环，null.next无法访问，报错。
正确思想：判断head为1，移除，head指向null，head为null，返回null。

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707. 设计单链表

你可以选择使用单链表或者双链表，设计并实现自己的链表。

单链表中的节点应该具备两个属性：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。

如果是双向链表，则还需要属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点下标从 0 开始。

实现 MyLinkedList 类：

• MyLinkedList() 初始化 MyLinkedList 对象。
• int get(int index) 获取链表中下标为 index 的节点的值。如果下标无效，则返回 -1 。
• void addAtHead(int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中第一个元素之前。在插入完成后，新节点会成为链表的第一个节点。
• void addAtTail(int val) 将一个值为 val 的节点追加到链表中作为链表的最后一个元素。
• void addAtIndex(int index, int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中下标为 index 的节点之前。如果 index 等于链表的长度，那么该节点会被追加到链表的末尾。如果 index 比长度更大，该节点将 不会插入 到链表中。
• void deleteAtIndex(int index) 如果下标有效，则删除链表中下标为 index 的节点。

示例：

输入
["MyLinkedList", "addAtHead", "addAtTail", "addAtIndex", "get", "deleteAtIndex", "get"]
[[], [1], [3], [1, 2], [1], [1], [1]]
输出
[null, null, null, null, 2, null, 3]

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

提示：

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

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}
class MyLinkedList {
    int size;
    ListNode head;

    public MyLinkedList() {
        size = 0;
        head = new ListNode(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;
    }

    //头插法
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    //尾插法
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }

    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size) {
            return;
        }
        index = Math.max(0, index);
        size++;
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        ListNode toAdd = new ListNode(val);
        toAdd.next = pred.next;
        pred.next = toAdd;
    }

    public void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        size--;
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        pred.next = pred.next.next;
    }
}

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707.设计双链表

//双链表
class ListNode{
    int val;
    ListNode next,prev;
    ListNode() {};
    ListNode(int val){
        this.val = val;
    }
}


class MyLinkedList {  

    //链表长度
    int size;
    //头尾指针
    ListNode head,tail;
    
    public MyLinkedList() {
        this.size = 0;
        this.head = new ListNode(0);
        this.tail = new ListNode(0);
        //头指向尾
        head.next=tail;
        tail.prev=head;
    }
    
    public int get(int index) {
        //index有效值
        if(index>=size){
            return -1;
        }
        ListNode cur = this.head;
        //从哪开始比较短
        if(index >= size / 2){
            //tail开始
            cur = tail;
            for(int i=0; i< size-index; i++){
                cur = cur.prev;
            }
        }else{
            for(int i=0; i<= index; i++){
                cur = cur.next; 
            }
        }
        return cur.val;
    }
    
    public void addAtHead(int val) {
        //头插
        addAtIndex(0,val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {
        //尾插
        addAtIndex(size,val);
    }
    
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        //index无效
        if(index>size){
            return;
        }

        size++;
        //找到前驱结点
        ListNode pre = this.head;
        for(int i=0; i<index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        //新结点
        ListNode newNode = new ListNode(val);
        newNode.next = pre.next;
        pre.next.prev = newNode;
        newNode.prev = pre;
        pre.next = newNode;
        
    }
    
    public void deleteAtIndex(int index) {
        //index无效
        if(index>=size){
            return;
        }
        //删除
        size--;
        ListNode pre = this.head;
        for(int i=0; i<index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        pre.next.next.prev = pre;
        pre.next = pre.next.next;
    }
}