代码随想录算法训练营15期 Day 3 | 203.移除链表元素 、707.设计链表 、206.反转链表
今日任务
- 链表理论基础
- 203.移除链表元素
- 707.设计链表
- 206.反转链表
链表理论基础
链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是数据域一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。
单链表
双链表
循环链表---可以用来解决约瑟夫环的问题
数组是在内存中是连续分布的，但是链表在内存中可不是连续分布的。
链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。
所以链表中的节点在内存中不是连续分布的 ，而是散乱分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。
链表起始节点为2， 终止节点为7， 各个节点分布在内存的不同地址空间上，通过指针串联在一起。
链表的构造函数
// 单链表
struct ListNode {
int val; // 节点上存储的元素
ListNode *next; // 指向下一个节点的指针
ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} // 节点的构造函数
};但是上面的这个写法有点怪异，可以使用下面的这个写法
struct ListNode
{
double value;
ListNode *next;
//构造函数
ListNode(double valuel, ListNode *nextl = nullptr)
{
value = value1;
next = next1;
}
};
注意点：nullptr与NULL的区别？
①在c++98和c++03之中，NULL默认情况下被定义为无符号整型常量0,否则为无类型指针常量 (void*) 0。
#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif
继而下面两句的运行结果是相同的.
void test(int)
{
cout << "test(int)" << endl;
}
int main()
{
test(0);
test(NULL);
return 0;
}
这是因为在 C++中，字面常量 0 既可以表示一个整形常量 0，也可以表示无类型指针常量 (void*) 0，但是编译器默认把它看成是一个整形常量 0 （如果把 0 当指针使用，就必须对其进行强转 (void*) 0 ）。
由于 NULL 被定义为 0，编译器默认 NULL 就是整形常量 0，所以 test(NULL) 调用 test(int) 函数，而非 test(int*) 函数。
②在c++11出来之后,C++11标准增加了新的关键字 nullptr，保证在任何情况下都表示空指针。
void test(int)
{
cout << "test(int)" << endl;
}
void test(int*)
{
cout << "test(int*)" << endl;
}
int main()
{
test(0);
test(NULL);
test(nullptr);
return 0;
}
链表操作---删除节点
注意此时，D任然在内存之中，需要手动释放掉才可以。
链表操作---添加节点
链表的增添和删除都是O(1)操作，也不会影响到其他节点。要是删除第五个节点，需要从头节点查找到第四个节点通过next指针进行删除操作，查找的时间复杂度是O(n)。
性能分析
数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。
链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删， 适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。
203.移除链表元素
建议： 本题最关键是要理解 虚拟头结点的使用技巧，这个对链表题目很重要。
题目链接:力扣
思路一:头结点存在可能是删除值的可能.
/**
* 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) {
//思路一
while(head!=nullptr && head->val == val)//while使用防止连续几个都是头结点为空
{
ListNode* cur = head;
head = head->next;
delete cur;
}
//头节点存在,并且不为空
ListNode* cur1 = head;//注意:这个地方一定要进行相应的赋值,不能够直接操作head
while(cur1!=nullptr && cur1->next!=nullptr)
{
if(cur1->next->val == val)
{
ListNode* tem = cur1->next;//这个地方也需要进行赋值,否则会出问题.
cur1->next = cur1->next->next;
delete tem;
}
else
{
cur1=cur1->next;
}
}
return head;
}
};思路二:在头结点前面添加虚拟节点.
/**
* 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) {
//思路二:设置虚拟头节点
ListNode* dummynode = new ListNode(0);
dummynode->next = head;
//ListNode* head = dummynode;
ListNode* cur = dummynode;
while(cur->next!=nullptr)
{
if(cur->next->val == val)
{
ListNode* temp = cur->next;
cur->next = cur->next->next;
delete temp;
}
else
{
cur = cur->next;
}
}
head=dummynode->next;
delete dummynode;
return head;
}
};注意:内存回收机制,C++之中存在一个delete的内存删除过程,针对于指针而言.但是java之中存在一个自动回收内存的过程.
①C++标准规定：delete空指针是合法的，没有副作用。所以我们一般在delete后就以为万事大吉了，其实这是不安全的。delete释放指针指向的那部分内存,并不是指针本身的内存,在进行delete之后,指针还是会指向那块内存,如果要没有清空,会出现***空间不能够访问的异常.
707.设计链表
建议： 这是一道考察 链表综合操作的题目，不算容易，可以练一练 使用虚拟头结点
题目链接:力扣
这个地方需要注意的地方是更新边的过程,先更新哪个边.下面的代码是我自己编写的,我感觉没有错误,但是就是编译不出来,不知道啥原因.
class MyLinkedList {
public:
//1.首先建立链表操作
struct ListNode
{
int val;
ListNode* next;
ListNode(int val1,ListNode* next1 = nullptr)
{
val1 = val;
next1 = next;
}
};
//2.声明大小和节点
ListNode* dummyHead;
int size;
MyLinkedList() {
dummyHead = new ListNode(0);
size = 0;
}
int get(int index) {
if(index < 0 || index >= size)
{
return -1;
}
ListNode* cur = dummyHead;
while(index--)//直接将index进行一个减小的过程
{
cur = cur->next;
}
return cur->next->val;
}
void addAtHead(int val) {
//注意头结点为空也是可以的
ListNode* newHead = new ListNode(val);
ListNode* cur = dummyHead;
//注意插入的顺序,先是插入后面的元素,然后才是进行插入前面的元素
newHead->next = cur->next;
cur->next=newHead;
//一定要注意
size++;
}
void addAtTail(int val) {
ListNode* newNode = new ListNode(val);
ListNode* cur = dummyHead;
while(cur->next != nullptr){
cur = cur->next;
}
cur->next = newNode;
size++;
}
void addAtIndex(int index, int val) {
if(index<0||index>(size-1))
{
return;
}
ListNode* cur = dummyHead;
ListNode* newHead = new ListNode(val);
while(index--)
{
cur=cur->next;
}
newHead->next = cur->next;
cur=newHead;
size++;
}
void deleteAtIndex(int index) {
if(index<0||index>(size-1))
{
return;
}
ListNode* cur = dummyHead;
while(index--)
{
cur=cur->next;
}
ListNode* tem = cur->next;
cur->next= cur->next->next;
delete tem;
tem = nullptr;
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);
*/206.反转链表
题目链接:力扣
本题有两种接法,一种是双指针解法,一种是进行递归求解.递归求解的方式参考意义不大,个人认为,因此这里只写双指针的解法.其实理解了很好实现，不理解就是很难去实现。
/**
* 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* pre = nullptr;
ListNode* cur = head;
while(cur!=nullptr)
{
ListNode* tem= cur->next;
cur->next=pre;
pre=cur;
cur=tem;
}
return pre;
}
};