链表章节（c++代码随想录）

于 2022-11-11 16:58:22 发布
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分类专栏： c++ 文章标签： 链表 c++ 数据结构
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wenjinjie1/article/details/127809318
本文详细介绍了链表的概念，包括单链表、双链表和循环链表。讨论了链表的存储方式和定义，并展示了如何进行链表节点的添加、删除等基本操作。此外，还涵盖了链表性能分析，如插入、删除的时间复杂度。文中还涉及了链表的高级应用，如反转链表、两两交换节点以及寻找链表交点。最后，提出了设计链表类的方法，包括获取、添加、删除节点等操作。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

链表（单链表）

文章目录

什么是链表

链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每个节点由两个部分组成，一个是数据域，一个是指针域（存放指向下一个节点的值） 最后一个节点的指针域指向null
链表的入口节点称为链表的头结点也就是head

双链表

单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点，而双链表：每个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。
双链表 既可以向前查询也可以向后查询。

循环链表

循环链表就是链表首尾相连，链表可以解决约瑟夫环问题

链表的存储方式

数组在内存是连续发布的，但是链表在内存中可不是连续发布的。链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。
所以说链表中的节点在内存中不是连续发布的，而是散乱分布在内存中的某个地址上。

链表的定义

    //单链表
    struct ListNode {
        int val;
        ListNode *next;
        ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {
    }

使用自己定义构造函数初始化节点：

    ListNode* head = new ListNode(5);

使用默认构造函数初始化节点：

    ListNode* head = new ListNode();
    head->val=5;

链表的操作

删除节点

只要将C节点的next指针(中间为D节点，删除D)指向E节点就行了

添加节点

在D节点的后面添加F个节点，只需要将F节点next指向D节点的的next节点，D节点的next再指向F

性能分析

数组 插入/删除:（时间复杂度）O(n) 查询:O(1)
链表          ：O(1)                  :O(n)

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 。

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：[]
来源：力扣（LeetCode）

/**
 * 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) {
        //删除头结点
       while (head != NULL && head->val == val){ //头结点会变  要用while
           ListNode* tmp = head;
           head = head->next;
           delete tmp;
       }
       //删除非头结点
       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;
    }
};
  1. 删除链表的倒数第 N 个结点
    输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
    输出：[1,2,3,5]
    示例 2：

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* pre = head;
        int last = length(head)-n;
        if(last==0)
        return head->next;
        for(int i = 0 ; i<last - 1;i++)
        {
            pre = pre->next;
        }
        pre->next = pre->next->next;
        return head;
    }
    int length(ListNode* head) {
        int len=0;
        while(head!=0) {
            len++;
            head=head->next;
        }
        return len;
    }
};

设计链表

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。

class MyLinkedList {
public:
    struct LinkedNode {
        int val;
        LinkedNode* next;
        LinkedNode(int val):val(val),next(nullptr){}
    };
    // 初始化链表
    MyLinkedList() {
        _dummyHead = new LinkedNode(0); // 这里定义的头结点 是一个虚拟头结点，而不是真正的链表头结点
        _size = 0;
    }
        
    // 获取到第index个节点数值，如果index是非法数值直接返回-1， 注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
    int get(int index) {
        if(index > (_size - 1)|| index < 0)
        {
            return -1;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead->next;
        while(index--)
        {
            cur = cur ->next;
        }
        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 != nullptr){
            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，则置为0，作为链表的新头节点。
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index > _size||index < 0){
            return;
        }
        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;
        _size--;
    }
    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);
 */

反转链表

示例: 输入: 1->2->3->4->5->NULL 输出: 5->4->3->2->1->NULL

/**
 * 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* temp;
        ListNode* cur = head;
        ListNode* pre = NULL;
        while(cur) {
            temp = cur->next;
            cur->next = pre;
            pre=cur;
            cur=temp;
        }
        return pre;
    }
};

两两交换链表中的节点

给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); //设一个虚头结点
        dummyHead->next = head;//将虚头结点指向head，这样方便后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while(cur->next !=nullptr && cur->next->next !=nullptr) {
            ListNode* tmp = cur->next;  //记录临时结点
            ListNode* tmp1 = cur->next->next->next; //记录临时结点
            cur->next = cur->next->next;    //1
            cur->next->next=tmp;        //2
            cur->next->next->next=tmp1;     //3
            cur=cur->next->next;
        }
        return dummyHead->next;
    }
};

链表相交

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        int A=a(headA);
        int B=a(headB);
        ListNode* curA = headA;
        ListNode* curB = headB;
        if(B>A){
            swap(A,B);
            swap(curA,curB);
        }
        int gap = A-B;
        while(gap--){
            curA = curA->next;
        }
        while(curA!=NULL)
        {
            if(curA == curB) {
                return curA;
            }
            curA = curA->next;
            curB = curB->next;
        }
        return NULL;

    }
private:
    int a(ListNode* head) {
        int len = 0;
        while(head!=NULL) {
            head=head->next;
            len++;
        }
        return len;
    }
};
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