代码随想录算法训练营day03| LeetCode 203 移除链表元素 、LeetCode 707 设计链表 、LeetCode 206 反转链表

LeetCode 203 移除链表元素

题目链接：https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/
视频讲解：https://www.bilibili.com/video/BV18B4y1s7R9

题目描述：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：[]

解法1：直接使用原链表进行删除操作

思路：使用原链表进行删除，要知道该节点的前一个节点来移除该节点，而头结点的没有前一个节点，因此头结点要单独处理.

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        while(head != null && head.val == val){//单独处理头结点
            head = head.next;
        }
        ListNode cur = head;//定义一个临时指针
        while(cur != null){
            while(cur.next != null && cur.next.val == val){
                cur.next = cur.next.next;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return head;
    }
}

解法2：通过虚拟头结点方法进行删除操作

思路：先定义一个虚拟头结点，虚拟头结点的next指向原来的头结点，这样就可以将原链表的所有节点按照统一的方式进行删除。

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        ListNode dummyhead = new ListNode(-1,head);//初始化一个空结点，初始赋值为-1，并且下一个next指针指向head
        ListNode cur = dummyhead;//定义临时指针
        while(cur.next != null){
            if(cur.next.val == val){
                cur.next = cur.next.next;
            }else{
                cur = cur.next;
            }
        }
        return dummyhead.next;//返回的不是head，因为可能被删除
    }
}

LeetCode 707 设计链表

题目链接：https://leetcode.cn/problems/design-linked-list/
视频讲解：https://www.bilibili.com/video/BV1FU4y1X7WD/

题目描述：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：
1.get(index)：获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
2.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。
3.addAtTail(val)：将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
4.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。
5.deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

示例：
MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();
linkedList.addAtHead(1);
linkedList.addAtTail(3);
linkedList.addAtIndex(1,2); //链表变为1-> 2-> 3
linkedList.get(1); //返回2
linkedList.deleteAtIndex(1); //现在链表是1-> 3
linkedList.get(1); //返回3

解法1：单链表

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

    public MyLinkedList() {//初始化链表
        size = 0;
        head = new ListNode(0);
    }
    
    public int get(int index) {//获取第index个节点的数值，注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
        if(index < 0 || index >= size){
            return -1;
        }
        ListNode cur = 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++){
            cur = cur.next;
        }
        return cur.val;
    }
    
    public void addAtHead(int val) {//在链表最前面插入一个节点，等价于在第0个元素前添加
        addAtIndex(0,val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {//在链表的最后插入一个节点，等价于在(末尾+1)个元素前添加
        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 < 0){
            index = 0;
        }
        if(index > size){
            return;
        }
        size++;
        //找到要插入节点的前驱
        ListNode pre = head;
        for(int i = 0; i < index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        ListNode newnode = new ListNode(val);
        newnode.next = pre.next;
        pre.next = newnode;
    }
    
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if(index < 0 || index >= size){
            return;
        }
        size--;
        if(index == 0){
            head = head.next;
            return;
        }
        ListNode pre = head;
        for(int i = 0; i < index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        pre.next = pre.next.next;
    }
}

解法2：双链表

class ListNode{
    int val;
    ListNode prev,next;
    ListNode (){}
    ListNode(int val){
        this.val = val;
    }
}
class MyLinkedList {

    int size;//记录链表中元素的数量
    ListNode head,tail;//记录链表的虚拟头结点和尾结点

    public MyLinkedList() {
        //初始化操作
        this.size = 0;
        this.head = new ListNode(0);
        this.tail = new ListNode(0);
        //这一步非常关键，否则在加入头结点的操作中会出现null.next的错误！
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }
    
    public int get(int index) {

        if(index < 0 || index >= size){
            return-1;
        }
        ListNode cur = head;
        if(index >= size/2){
            //从尾结点开始
            cur = tail;
            for(int i = 0; i < size - index; i++){
                cur = cur.prev;
            }
        }else{
            for(int i = 0; i <= index; i++){
                cur = cur.next;
            }
        }
        return cur.val;
    }
    
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0,val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size,val);
    }
    
    public void addAtIndex(int index, int val) {

        if(index > size){
            return;
        }
        if(index < 0){
            index = 0;
        }
        size++;
        //找到前驱
        ListNode pre = this.head;
        for(int i = 0; i < index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        //新建节点
        ListNode newnode = new ListNode(val);
        newnode.next = pre.next;
        pre.next.prev = newnode;
        newnode.prev = pre;
        pre.next = newnode;
    }
    
    public void deleteAtIndex(int index) {

        if(index < 0 || index >= size){
            return;
        }
        size--;
        ListNode pre = this.head;
        for(int i = 0; i < index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        pre.next.next.prev = pre;
        pre.next = pre.next.next;
    }
}

LeetCode 206 反转链表

题目链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list/
视频讲解：https://www.bilibili.com/video/BV1nB4y1i7eL/

题目描述：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：[]

解法1：双指针法

思路：定义两个指针，cur指向头结点，pre定义在cur的前面，指向null，目的是将cur的指向改为指向前一位。改变方向后移动pre和cur，继续改变方向，结束的条件为cur指向null，pre为新的头结点。

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        while(cur != null){//当cur等于null时，循环结束
         ListNode temp = cur.next;
         cur.next = pre;
         pre = cur;
         cur = temp;   
        }
        return pre;
    }
}

解法2：递归法

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        return reverse(null,head);
    }
    private ListNode reverse(ListNode prev, ListNode cur){
        if(cur == null){
            return prev;
        }
        ListNode temp = null;
        temp = cur.next;// 先保存下一个节点
        cur.next = prev;// 反转
        // 更新prev、cur位置
        // prev = cur;
        // cur = temp;
        return reverse(cur, temp);
    }
}

总结：今天的题还是比较好理解(主要是看Carl哥的视频讲解)，周末准备将这三天的题温习一下，继续加油！！