代码随想录day3 链表

代码随想录算法训练营第三天的总结

文章目录

• 链表理论基础
• 一、移除链表元素
• 二、设计链表
• 三、翻转链表

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链表理论基础

链表跟数组的结构是不一样的，所谓链表，就是每个节点链接着的一样，前一个节点都用指针的形式指向后面的节点；链表结构有三种，单链表和双链表和循环链表

1.单链表，如下图所示，每一个长方体表示一个节点，每一个节点又分数据域和指针域，第一个节点也叫做头节点，单链表的最后一个节点的指针域是指向null的，链表的每个节点在内存中的分布的不均匀的，靠的是节点中的指针来链接的。

2.双链表，如下图所示，双链表和单链表不一样，双链表每个节点包括两个指针域和一个数据域，指针一个向前一个向后，而且双链表的头节点和尾部的节点都会指向null。

 3.循环链表，由这名字就能想到是啥样子，就是链表的头节点和尾节点是相连的，与单链表的结构类似，也就是单链表最后的节点指向了头节点

 在Java语言中定义链表

public class ListNode {
    // 结点的值
    int val;

    // 下一个结点
    ListNode next;//next就相当于指针一样，指向的是下一个节点

    // 节点的构造函数(无参)
    public ListNode() {
    }

    // 节点的构造函数(有一个参数)
    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    // 节点的构造函数(有两个参数)
    public ListNode(int val, ListNode next) {
        this.val = val;
        this.next = next;
    }
}

注意：需要注意的是，如果需要改变或者添加节点，就需要改变指针的指向，先遍历到准备改变的位置再进行相关的操作，这会比操作数组麻烦很多。以下三个题会告诉改变链表的相应操作。

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一、移除链表元素

力扣203题 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：[]

思路：先定义一个链表，力扣一般都是给你定义好的，然后以示例一图片为例，假如要去除节点数据值为6的节点，首先进行遍历，找到数据值val=6的节点，然后将该节点的前一个节点也就是数值为2的节点的指针指向目标节点的后面一个节点，然后第一个val=6的节点的自动删除了，Java有自己的回收机制，不用写回收的代码，代码如下所示。

class Solution {
 public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
//头节点如果是目标节点就需要单独判断一下
    while (head != null && head.val == val) {
        head = head.next;
    }
    // 已经为null，提前退出
    if (head == null) {
        return head;
    }
    // 已确定当前head.val != val
    ListNode pre = head;
    ListNode cur = head.next;
    while (cur != null) {
        //用if语句先找到val的位置，然后用双指针的操作
        if (cur.val == val) {
            pre.next = cur.next;
        } else {
            pre = cur;
        }
        cur = cur.next;
    }
    return head;
}
}

二、设计链表

力扣707 设计链表

题目如下：

设计链表的实现。您可以选择使用单链表或双链表。单链表中的节点应该具有两个属性：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。如果要使用双向链表，则还需要一个属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点都是 0-index 的。

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。

都是用虚拟头节点的方式做的

1.功能一，就遍历就成，遍历的时候注意指针指向

2.功能四能解决，直接调用

3.功能四能解决，直接调用

4.这个需要注意，具体看如下代码

代码如下（示例）；

//单链表
class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(){}
    ListNode(int val) {
        this.val=val;
    }
}
class MyLinkedList {
    //size存储链表元素的个数
    int size;
    //虚拟头结点
    ListNode head;

    //初始化链表
    public MyLinkedList() {
        size = 0;
        head = new ListNode(0);
    }

    //获取第index个节点的数值
    public int get(int index) {
        //如果index非法，返回-1
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        ListNode currentNode = head;
        //包含一个虚拟头节点，所以查找第 index+1 个节点
        for (int i = 0; i <= index; i++) {
            currentNode = currentNode.next;
        }
        return currentNode.val;
    }

    //在链表最前面插入一个节点
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }

    //在链表的最后插入一个节点
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }

    // 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
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size) {
            return;
        }
        if (index < 0) {
            index = 0;
        }
        size++;
        //找到要插入节点的前驱
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        ListNode toAdd = new ListNode(val);
        toAdd.next = pred.next;
        pred.next = toAdd;
    }

    //删除第index个节点
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        size--;
        if (index == 0) {
            head = head.next;
	    return;
        }
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index ; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        pred.next = pred.next.next;
    }
}

3.翻转链表

力扣206翻转链表

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。
 

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]
示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]
示例 3：

输入：head = []
输出：[]

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode pre=null;
        ListNode cur =head;
         ListNode temp=null;
        while(cur!= null){
            temp=cur.next;
            cur.next=pre;//注意箭头指向，不要遗漏该等式
            pre=cur;
            cur=temp;
        }
        return pre;
    }
}

翻转链表，先定义一个为null的节点，然后将头节点指向这个节点，然后开始遍历，pre与cur一直往后面移动，而且cur.next的值先找temp保存，然后给cur，这时呢改变一个方向之后pre，cur两个指针也移动了位置。