LC.707 | 设计链表 | 链表 | 虚拟头节点

输入：一系列对链表进行操作的指令。

要求：设计并实现一个 MyLinkedList 类，支持在链表中获取、添加和删除节点。

输出：根据 get 指令返回相应的值。

思路：虚拟头节点 (Dummy Node)
实现这道题的关键在于处理好各种边界情况，引入一个虚拟头节点可以有效降低编程复杂度。

这个 dummy 节点本身不存储任何有效数据，它永远是链表的“第 -1 个”节点。它的 next 指针指向真正的头节点。

使用虚拟头节点的好处：

1. 统一操作：无论是对链表头还是对链表中间进行插入或删除，逻辑都变得完全一致。我们总是需要找到目标位置的前一个节点来进行操作。有了 dummy，头节点（index 0）的前一个节点就是 dummy 本身，无需再写 if (index == 0) 这样的特殊判断。
2. 避免空链表问题：即使链表为空，dummy 节点也始终存在，这让我们的代码在处理空链表时不会崩溃。

具体实现：

• get(index): 从 dummy 节点开始，向后走 index + 1 步即可到达目标节点。
• addAtHead(val): 相当于在 dummy 节点之后插入一个新节点，操作非常简单。
• addAtTail(val): 遍历到链表的最后一个节点，然后将新节点追加在后面。
• addAtIndex(index, val): 从 dummy 开始，先走到 index 的前一个节点，然后执行插入操作。
• deleteAtIndex(index): 同样是先走到 index 的前一个节点，然后执行删除操作，并注意释放被删除节点的内存。
• 析构函数 ~MyLinkedList(): 由于我们在构造函数和添加操作中使用了 new 来申请内存，因此必须实现析构函数，遍历整个链表（包括dummy），逐个 delete 节点，防止内存泄漏。

复杂度：

时间复杂度: O(n) (对于 get, addAtTail, addAtIndex, deleteAtIndex)，O(1) (对于 addAtHead)
空间复杂度: O(n) (存储链表中的 n 个节点)

class MyLinkedList {
public:
    struct LinkNode{
        LinkNode* next;
        int val;
        LinkNode(int v, LinkNode* n = nullptr) : val(v), next(n) {}
    };

    LinkNode* dummy;
    int size;

    MyLinkedList() {
        dummy = new LinkNode(-1);
        size = 0;
    }
    
    ~MyLinkedList() {
        LinkNode* curr = dummy;
        while (curr) {
            LinkNode* next = curr->next;
            delete curr;
            curr = next;
        }
    }

    int get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        LinkNode* curr = dummy->next;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            curr = curr->next;
        }
        return curr->val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }
    
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size) {
            return;
        }
        index = std::max(0, index);
        LinkNode* prev = dummy;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            prev = prev->next;
        }
        LinkNode* newNode = new LinkNode(val, prev->next);
        prev->next = newNode;
        size++;
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        LinkNode* prev = dummy;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            prev = prev->next;
        }
        LinkNode* to_delete = prev->next;
        prev->next = to_delete->next;
        delete to_delete;
        size--;
    }
};

/**
 * 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);
 */