代码随想录day3：链表part01（移除链表元素 ，设计链表，反转链表）

链表part01

一、移除链表元素

法一：

直接使用原来的链表来进行移除节点操作
时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * 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 Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        // 删除头节点
        while(head!=NULL && head->val==val)
        {
            ListNode* tmp=head;
            head=head->next;
            delete tmp;
        }

        // 删除非头节点
        ListNode* cur=head;
        while(cur!=NULL && cur->next!=NULL)
        {
            if(cur->next->val==val)
            {
                ListNode* tmp=cur->next;
                cur->next=cur->next->next;
                delete tmp;
            }
            else cur=cur->next;
        }

        return head;
    }
};

法二：

设置一个虚拟头结点在进行移除节点操作
时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * 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 Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode* dummyHead=new ListNode(0); // 设置一个虚拟头节点
        dummyHead->next=head; // 将虚拟头节点指向head，方便后面的删除操作
        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;
        delete dummyHead;

        return head;
    }
};

二、设计链表

这道题目设计链表的五个接口：
1、获取链表第index个节点的数值
2、在链表的最前面插入一个节点
3、在链表的最后面插入一个节点
4、在链表第index个节点前面插入一个节点
5、删除链表的第index个节点

时间复杂度: 涉及 index 的相关操作为 O(index), 其余为 O(1)
空间复杂度: O(n)

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); // 定义一个虚拟头节点，有别于真正的头节点head
        _size=0;
    }
    
    // 获取第index个节点的数值，若index是非法数值则返回-1，注意index从0开始，即index为0的节点为head
    int get(int index) {
        if(index > _size-1 || index < 0) return -1;

        LinkedNode* cur=_dummyHead->next;
        while(index--) cur=cur->next; // 如果--index会陷入死循环

        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!=NULL) 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++;    
    }
    
    // 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!=NULL)
        {
            cout << cur->next->val << ' ';
            cur=cur->next;
        }
        cout << endl;
    }

private:
    int _size;
    LinkedNode* _dummyHead;
};

/**
 * 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);
 */

三、反转链表

双指针法
时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * 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 Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* tmp;
        ListNode* cur=head;
        ListNode* pre=NULL;
        while(cur)
        {
            tmp=cur->next;
            cur->next=pre;

            // 更新pre和cur
            pre=cur;
            cur=tmp;
        }

        return pre;
    }
};