代码随想录算法训练营 ｜移除链表元素

代码随想录

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题目

203. 移除链表元素
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：[]

代码模版如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     val: number
 *     next: ListNode | null
 *     constructor(val?: number, next?: ListNode | null) {
 *         this.val = (val===undefined ? 0 : val)
 *         this.next = (next===undefined ? null : next)
 *     }
 * }
 */
function removeElements(head: ListNode | null, val: number): ListNode | null {
	// 你的代码
};

笔记

为什么要学链表

之前要存储一个序列时，一般是用数组存储。数组的好处是查找方便，每个元素都有索引，查找第i个元素只需要O(1)的时间复杂度，缺点是新增和删除比较困难。
比如在数组中删除一个元素，需要把该元素后面的所有元素都往前提一位，同时数组长度减一。所以删除数组元素的时间复杂度可达O(n)。
那如果题目中查找操作很少，新增或删除比较频繁，比如本题中需要我们删除序列中所有值为target的数，将频繁用到删除操作，再用数组就不太合适了，更适合用新的数据结构：链表。
这里是链表的基本介绍。

不设置虚拟头节点的解法

先来讨论对于一个不设置虚拟头节点，每个节点都存有数据的链表应如何操作。

首先，如何删除链表中的一个节点？

• 删除头节点
  head往后移一位，将下一位作为新的头节点。

head = head.next;

• 删除其它节点
  假设current是链表中的一个节点（非头节点），previous是current的上一个节点，现要删除current，代码是：

previous = current.next
current = current.next;

或假设current是链表中的一个节点，现要删除current.next，代码是：

current.next = current.next.next;
current = current.next;

其次，如何删除链表中所有value等于target的节点？

• 首先删除所有value等于target的头节点。
  需要注意，删掉第一个头节点后，新的头节点也有可能需要被删除，所以要删完所有需要被删除的头节点再进入下一步。
  删完后有两种可能，要么头节点等于null了，说明链表已经被删空了，那直接返回null就行；要么头节点不等于nul且不需要被删除，那就可以进入下一步删除其它节点了。
• 然后删除所有value等于target的非头节点。
  从链表第二个节点开始遍历链表，被遍历到的节点被选为【被比较节点】，将它的value与目标数比较，若两数相等则删除该节点。
  需要注意，在遍历中的每一次执行中，都要做一次【把下个节点选为被比较节点】，做多了会导致有节点还没被比较就被跳过了，做少了会导致已经被比较过的节点又被再次比较。如果删除动作中已经包含这个动作（比如下面这样），就要注意不要删除完又多选一次下个节点。

current.next = current.next.next;
current = current.next; // 这一行把下个节点current.next选为被比较节点current了

【把下个节点选为被比较节点】后，判断一下新的被比较节点是否等于null，若等于null就说明链表已经被遍历完了，可以结束并返回head了，否则继续遍历。

实现代码如下：

function removeElements(head: ListNode | null, val: number): ListNode | null {
    // 进入删除头节点的流程
    while (head && head.val === val) head = head.next;
    if (!head) return null;
    // 进入删除非头节点的流程
    // 设置current和prev，保证pre.next一定是current。每次判断current要不要删除
    let prev = head, current = head.next;
    while (current) {
        if (current.val === val) {
            prev.next = current.next;
        } else {
            prev = prev.next;
        }
        current = current.next;
    }
    return head;
};

或

function removeElements(head: ListNode | null, val: number): ListNode | null {
    // 进入删除头节点的流程
    while (head && head.val === val) head = head.next;
    if (!head) return null;
    // 进入删除非头节点的流程
    // 只设置current，每次判断current.next要不要删除
    let current = head;
    while (current && current.next) {
        if (current.next.val === val) {
            current.next = current.next.next;
        } else {
        	current = current.next;
        }
    }
    return head;
};

设置虚拟头节点的解法

在上一个解法中，由于链表中第一个节点没有上一个节点，所以删除链表中第一个节点和删除其它节点不一样，要单独提出来特殊处理，有点麻烦。那有没有办法统一处理所有节点呢？
答案是有的，那就是设置虚拟头节点。设置一个虚拟头节点，它可以不存放数据，只要保证它的next指向链表的首元结点就行‌。它的作用是代替首元结点成为链表中第一个节点，使首元结点也可以作为普通节点被处理。由于现在有两个“头节点”了，接下来我将分别称它们为“虚拟头节点”和“首元节点”，以免混淆。
设置虚拟头节点前的链表：首元节点->普通节点->普通节点->…
设置虚拟头节点后的链表：虚拟头节点->首元节点->普通节点->普通节点->…

首元结点和头结点的区别
‌头结点‌：头结点是在单链表的第一个结点之前附设的一个结点，主要用于方便操作链表。头结点的数据域通常用来保存与链表有关的信息，如链表的长度。
‌首元结点‌：首元结点是链表中存储线性表的第一个数据元素的结点，即链表的开始结点。

现在再来讨论对于一个设置了虚拟头节点dummyHead的链表应如何操作。

首先，如何删除链表中的一个节点？

• 删除头节点
  虚拟头节点自身不动，next往后移一位。且之后要求返回链表头节点时返回的是dummyHead.next。

const previous = dummyHead;
const current = dummyHead.next;
previous = current.next
current = current.next;

或

const current = dummyHead;
current.next = current.next.next;
current = current.next;

• 删除其它节点（与不设置虚拟头节点一样）

previous = current.next
current = current.next;

或

current.next = current.next.next;
current = current.next;

可以看到，现在首元节点可以用和普通节点一样的方式处理了，区别只是它的上一个节点是虚拟头节点而已。

其次，如何删除链表中所有value等于target的节点？

• 首先删除所有value等于target的链表中的第一个节点。
  链表中的第一个节点固定是虚拟头节点，不需要被删除也不会为null，直接进入下一步。
• 然后删除所有value等于target的其它节点。
  与不设置虚拟头节点的处理方式一样，依然是从链表第二个节点开始遍历链表，只是现在链表第二个节点是首元节点咯。

实现代码如下：

function removeElements(head: ListNode | null, val: number): ListNode | null {
    const dummyHead = new ListNode(0, head);
    // 设置current和prev，保证pre.next一定是current。每次判断current要不要删除
    let previous = dummyHead;
    let current = dummyHead.next;
    while (current) {
        if (current.val === val) {
            previous.next = current.next;
        } else {
            previous = previous.next;
        }
        current = current.next;
    }
    return dummyHead.next;
};

或

function removeElements(head: ListNode | null, val: number): ListNode | null {
    const dummyHead = new ListNode(0, head);
    // 只设置current，每次判断current.next要不要删除
    let current = dummyHead;
    while (current && current.next) {
        if (current.next.val === val) {
            current.next = current.next.next;
        } else {
            current = current.next;
        }
    }
    return dummyHead.next;
};