Day03：203.移除链表元素、707.设计链表、206.反转链表

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前言

终于开始链表的学习啦，今天是学链表基础的设转增删。
链表分为单链表、双链表、循环链表，链表和数组的增删、查找的时间、空间复杂度也要有一定了解。

同时在面试中能熟练设计、定义链表是很重要的，定义链表的代码放在下面啦。定义链表的同时最好写好构造函数！

struct ListNode{
	int value;
	ListNode *next;
	ListNode(int x):value(x),next(NULL){};
}

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203.移除链表元素

题目链接

思路

两种方法：
一种是分情况讨论：当头结点即为val值和头结点不为val值，这个有点麻烦；
另一种是设置虚拟头结点，这样代码会显得更简洁，推荐这个！

虚拟指针法

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
        dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head，这样方面后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while (cur->next != NULL) {
            if(cur->next->val == val) {
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }
        head = dummyHead->next;
        delete dummyHead;
        return head;
    }
};

注意：delete dummyHead

总结

这道题算是今天的“白月光”，总体是一个很简单的查找删除题，就是我的一些delete细节处理的不够好，new之后delete的同时最好是把指针置空nullptr。

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707.设计链表

题目链接

思路

这道题我真的很难过，和它死磕了大概一个小时，出现各种各样的小问题。这道题还是选择用虚拟头结点法，但是一定要注意区分插入位置时cur指针是 ==dummyHead 还是 ==dummyHead->next

方法

class MyLinkedList {
public:
    // 定义链表节点结构体
    struct LinkedNode {
        int val;
        LinkedNode* next;
        LinkedNode(int val):val(val), next(nullptr){}
    };

    // 初始化链表
    MyLinkedList() {
        _dummyHead = new LinkedNode(0); // 这里定义的头结点 是一个虚拟头结点，而不是真正的链表头结点
        _size = 0;
    }

    // 获取到第index个节点数值，如果index是非法数值直接返回-1， 注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
    int get(int index) {
        if (index > (_size - 1) || index < 0) {
            return -1;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead->next;
        while(index--){ // 如果--index 就会陷入死循环
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }

    // 在链表最前面插入一个节点，插入完成后，新插入的节点为链表的新的头结点
    void addAtHead(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        newNode->next = _dummyHead->next;
        _dummyHead->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 在链表最后面添加一个节点
    void addAtTail(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(cur->next != nullptr){
            cur = cur->next;
        }
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 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
    // 如果index小于0，则在头部插入节点
    void addAtIndex(int index, int val) {

        if(index > _size) return;
        if(index < 0) index = 0;        
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur->next;
        }
        newNode->next = cur->next;
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 删除第index个节点，如果index 大于等于链表的长度，直接return，注意index是从0开始的
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index >= _size || index < 0) {
            return;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur ->next;
        }
        LinkedNode* tmp = cur->next;
        cur->next = cur->next->next;
        delete tmp;
        //delete命令指示释放了tmp指针原本所指的那部分内存，
        //被delete后的指针tmp的值（地址）并非就是NULL，而是随机值。也就是被delete后，
        //如果不再加上一句tmp=nullptr,tmp会成为乱指的野指针
        //如果之后的程序不小心使用了tmp，会指向难以预想的内存空间
        tmp=nullptr;
        _size--;
    }

    // 打印链表
    void printLinkedList() {
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while (cur->next != nullptr) {
            cout << cur->next->val << " ";
            cur = cur->next;
        }
        cout << endl;
    }
private:
    int _size;
    LinkedNode* _dummyHead;

};

总结

• 结构体最好写上构造函数，方便初始化嘿嘿
• 有new就要delete，同时记得nullptr防止野指针
• 题目的AddAtIndex函数有一个小坑，就是当index<0时也可以在head前加结点，害得我找了好久呜呜呜
• 要注意加减结点时size也要改变哦

206.反转链表

题目链接

思路

其实这个题目讲实话应该是很容易解决的，但是我陷入了一个死循环，不知道大家和我有没有一样的经历。幸亏有大佬帮我解答把我带出这个坑。

错误思路

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* cur=head; //cur指向第二个结点
        ListNode* pre=nullptr; //pre指向头结点
        ListNode* tmp;
        while(cur!=nullptr){
            tmp=cur; //保留cur现在的结点
            cur->next=pre; //改变指针指向
            pre=tmp; //cur后移
            cur=tmp->next; //pre后移
        }
        return pre;
    }
};

这个代码乍一看还是挺对的，但是认真去思考之后却发现最后cur== pre ==tmp，陷入一个死循环，在这里感谢大佬为我画的理解图❤️

所以正确的思路应该是把tmp当成一个中间量，它只能等于cur和pre中的一个值，以免产生和我一样的死循环。

方法

1. 双指针法

还是比较好理解的
时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点
        ListNode* cur = head;
        ListNode* pre = NULL;
        while(cur) {
            temp = cur->next;  // 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
            cur->next = pre; // 翻转操作
            // 更新pre 和 cur指针
            pre = cur;
            cur = temp;
        }
        return pre;
    }
};

2.递归法

有一点抽象，但是本质和双指针循环一样，有一个从前向后的递归，还有一个从后向前递归，不过我刚刚才看见，还不是太理解，先记录下来吧哈哈哈
时间复杂度: O(n), 要递归处理链表的每个节点
空间复杂度: O(n), 递归调用了 n 层栈空间

//从前向后递归
class Solution {
public:
    ListNode* reverse(ListNode* pre,ListNode* cur){
        if(cur == NULL) return pre;
        ListNode* temp = cur->next;
        cur->next = pre;
        // 可以和双指针法的代码进行对比，如下递归的写法，其实就是做了这两步
        // pre = cur;
        // cur = temp;
        return reverse(cur,temp);
    }
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 和双指针法初始化是一样的逻辑
        // ListNode* cur = head;
        // ListNode* pre = NULL;
        return reverse(NULL, head);
    }

};

//从后向前递归
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 边缘条件判断
        if(head == NULL) return NULL;
        if (head->next == NULL) return head;
        
        // 递归调用，翻转第二个节点开始往后的链表
        ListNode *last = reverseList(head->next);
        // 翻转头节点与第二个节点的指向
        head->next->next = head;
        // 此时的 head 节点为尾节点，next 需要指向 NULL
        head->next = NULL;
        return last;
    }
}; 

总结

算是自己的一点点小成果，发现了自己循环思想方面的不足，化悲伤为快乐了哈哈哈。

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碎碎叨

今天其实过得挺充实的，但是也有一点不太开心，不过打卡成功了，加油加油加油