代码随想录--707设计链表

707 设计链表

题目：

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

考点：

1. 获取链表第index的节点值
2. 链表的第一个元素前插入新节点
3. 链表尾部插入新节点
4. 链表的第index个节点前插入新节点
5. 删除链表index节点

解法：

单链表–虚拟头节点：

#include <stdlib.h>

// 设置链表节点
typedef struct Node {
    int val;              // 节点数据
    struct Node* next;    // 下一个节点指针
} Node;

// 定义链表结构
typedef struct {
    int size;    // 链表的大小
    Node* head;  // 链表的头节点（虚拟头节点）
} MyLinkedList;

// 初始化链表
MyLinkedList* myLinkedListCreate() {
    MyLinkedList* obj = (MyLinkedList*)malloc(sizeof(MyLinkedList));  // 创建链表对象
    obj->size = 0;  // 初始化链表大小为0
    obj->head = (Node*)malloc(sizeof(Node));  // 创建虚拟头节点
    obj->head->next = NULL;  // 设置虚拟头节点的next指针为NULL
    return obj;  // 返回链表对象
}

// 获取链表第index的节点值
int myLinkedListGet(MyLinkedList* obj, int index) {
    if (index < 0 || index >= obj->size) {  // 检查index是否有效
        return -1;  // 索引越界
    }

    Node* current = obj->head->next;  // 从第一个有效节点开始
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        current = current->next;  // 向后遍历到目标节点
    }
    return current->val;  // 返回节点的值
}

// 在链表的头部添加新节点
void myLinkedListAddAtHead(MyLinkedList* obj, int val) {
    Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));  // 为新节点分配内存
    node->val = val;  // 设置新节点的值
    node->next = obj->head->next;  // 将新节点的next指向原来第一个节点
    obj->head->next = node;  // 头节点的next指向新节点
    obj->size++;  // 链表大小增加
}

// 在链表的尾部添加新节点
void myLinkedListAddAtTail(MyLinkedList* obj, int val) {
    Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));  // 为新节点分配内存
    node->val = val;  // 设置新节点的值
    node->next = NULL;  // 新节点的next为NULL

    Node* current = obj->head;  // 从虚拟头节点开始遍历
    while (current->next != NULL) {  // 遍历到链表的最后一个节点
        current = current->next;
    }
    current->next = node;  // 将最后一个节点的next指向新节点
    obj->size++;  // 链表大小增加
}

// 在链表的第index个节点前插入新节点
void myLinkedListAddAtIndex(MyLinkedList* obj, int index, int val) {
    if (index < 0 || index > obj->size) {  // 索引非法，返回
        return;
    }

    Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));  // 为新节点分配内存
    node->val = val;  // 设置新节点的值
    Node* current = obj->head;  // 从虚拟头节点开始遍历
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        current = current->next;  // 找到第index-1个节点
    }
    node->next = current->next;  // 新节点的next指向当前节点的next
    current->next = node;  // 当前节点的next指向新节点
    obj->size++;  // 链表大小增加
}

// 删除链表的第index个节点
void myLinkedListDeleteAtIndex(MyLinkedList* obj, int index) {
    if (index < 0 || index >= obj->size) {  // 索引非法，返回
        return;
    }

    Node* current = obj->head;  // 从虚拟头节点开始遍历
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        current = current->next;  // 找到第index-1个节点
    }
    Node* toDelete = current->next;  // 获取要删除的节点
    current->next = current->next->next;  // 当前节点的next指向要删除节点的next
    free(toDelete);  // 释放要删除的节点
    obj->size--;  // 链表大小减少
}

// 释放链表内存
void myLinkedListFree(MyLinkedList* obj) {
    Node* current = obj->head;
    while (current != NULL) {  // 遍历链表
        Node* temp = current;
        current = current->next;
        free(temp);  // 释放每个节点
    }
    free(obj);  // 释放链表对象
}

/**
 * Your MyLinkedList struct will be instantiated and called as such:
 * MyLinkedList* obj = myLinkedListCreate();
 * int param_1 = myLinkedListGet(obj, index);
 * myLinkedListAddAtHead(obj, val);
 * myLinkedListAddAtTail(obj, val);
 * myLinkedListAddAtIndex(obj, index, val);
 * myLinkedListDeleteAtIndex(obj, index);
 * myLinkedListFree(obj);
 */