代码随想录算法训练营第三天| 链表理论基础、LeetCode 203移除链表元素、LeetCode 707 设计链表、LeetCode 206 反转链表

1 链表理论基础

 文章讲解：代码随想录(programmercarl.com)

1.1 链表的类型

        a. 单链表：单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点

        b. 双链表：每一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。

        c. 循环链表：链表首尾相连。

1.2 性能分析

	插入/删除(时间复杂度)	查询(时间复杂度)	适用场景
数组	O(n)	O(1)	数据量固定，频繁查询，较少增删
链表	O(1)	O(n)	数据量不固定，频繁增删，较少查询

1.3 链表的定义(Java版本)

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

    ListNode next;// 下一个结点

    // 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;
    }
}

2 LeetCode 203移除链表元素

题目链接：LeetCode 203 移除链表元素

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视频讲解：手把手带你学会操作链表 | LeetCode：203.移除链表元素

2.1 解题思路

        以链表：1→4→2→4为例，移除元素1。

        首先设置虚拟头结点dummy，用cur指针指向虚拟头结点，统一移除操作。

        判断cur.next与目标元素val是否相等，相等就cur.next = cur.next.next;不相等就cru=cur.next

2.2 代码

        Java版本的设置虚拟头结点dummy移除链表元素。

        步骤：

                a. 判断头结点是否为空

                b. 定义dummy虚拟头结点，并用cur指向它

                c. 进入循环，开始判断

// 添加虚节点dummy的方式
// 因为删除可能涉及到头节点，所以添加dummy节点，统一操作
class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        if (head == null) {
            return head;
        }
        ListNode dummy = new ListNode(-1, head);
        ListNode cur = dummy;
        while (cur.next != null) {
            if (cur.next.val == val) {
                cur.next = cur.next.next;
            } else {
                cur = cur.next;
            }
        }
        return dummy.next;
    }
}

3 LeetCode 707 设计链表

题目链接：LeetCode 707 设计链表

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视频讲解：帮你把链表操作学个通透！LeetCode：707.设计链表

3.1 代码

        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，注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
    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，等价于在第0个元素前添加
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, 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
    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;
    }
}

        双链表

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


class MyLinkedList {  

    //记录链表中元素的数量
    int size;
    //记录链表的虚拟头结点和尾结点
    ListNode head,tail;
    
    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) {
        //判断index是否有效
        if(index<0 || index>=size){
            return -1;
        }
        ListNode cur = this.head;
        //判断是哪一边遍历时间更短
        if(index >= size / 2){
            //tail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) {
        //等价于在第0个元素前添加
        addAtIndex(0,val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {
        //等价于在最后一个元素(null)前添加
        addAtIndex(size,val);
    }
    
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        //index大于链表长度
        if(index>size){
            return;
        }
        //index小于0
        if(index<0){
            index = 0;
        }
        size++;
        //找到前驱
        ListNode pre = this.head;
        for(int i=0; i=size){
            return;
        }
        //删除操作
        size--;
        ListNode pre = this.head;
        for(int i=0; i

4 LeetCode 206 反转链表

题目链接：LeetCode 206 反转链表

文章讲解：代码随想录(programmercarl.com)

视频讲解：帮你拿下反转链表 | LeetCode：206.反转链表 | 双指针法 | 递归法

4.1 代码

        双指针

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode prev = null;
        ListNode cur = head;
        ListNode temp = null;
        while (cur != null) {
            temp = cur.next;// 保存下一个节点
            cur.next = prev;
            prev = cur;
            cur = temp;
        }
        return prev;
    }
}

        递归

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);
    }
}