数据结构，单链表及一些题目

数据结构中，一个常用的数据结构--链表。    链表的种类主要为：单链表，双链表，循环链表。

1、单链表的定义

• 课本上所学，单链表。（复习一下 typedef ，节点变量，指针变量）

struct 和 class 构造函数理解

typedef struct LNode{
    Elempty data;
    struct LNode* next;
}LNode,*LinkList;
//上面相当于：typedef 一个重新命名的作用。
//typedef struct LNode* LinkList;
//typedef struct LNode LNode; 

上面的定义的是单链表中每个结点的存储结构，它包括两部分：存储节点的数据域，存储后继节点位置的指针域 next；两个的类型，由以上定义可知。为了提高程序的可读性，对同一结构体指针类型起了两个名称，LinkList，LNode*，两者本质是等价的。通常习惯上用 LinkList 定义单链表，强调定义的是某个单链表的头指针。用LNode* 定义指向单链表中任意结点的指针变量。例如：若定义 LinkList L ，则L为单链表的头指针， 若定义LNode* p，则p为指向单链表中某个结点的指针。用 *p 代表该结点。

单链表是由表头指针唯一确定，因此单链表可以用头指针的名字命名。 注意区分 指针变量 和 结点变量 两个不同的概念，若定义 LinkList p 或者 LNode* p，则 p 为指向某结点的指针变量，表示该结点的地址，而*p 为对应的结点变量，表示该结点的名称。 

因此，不同的方式，访问的方式也不一样，指针访问：p -> data || p -> next    或者 （*p).data || (*p).next。

• 做题常见

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) {}
};

在做题中，只用一个名字 ListNode 去操作，并且有构造函数，在操作的时候方便。

2、虚拟头结点

增加虚拟头节点的作用：1）便于首元结点（链表中存储第一个数据元素的结点）的处理：增加了虚拟头结点之后，首元结点的地址保存在虚拟头结点的指针域中，则对链表的第一个数据元素的操作与其他数据元素相同，无需进行特殊处理。（例如删除元素）；2）便于空表和非空表的统一处理：

例题：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 。

这个题的解法就是，申请了一个虚拟头结点，使其的 next 指向第一个数据元素，这样就不需要判断是否删除第一元素的情况了，方便统一。

/**
 * 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) {
        ListNode dummy_head;
        dummy_head.next = head;
        ListNode* cur = &dummy_head;
        
        //上面的写法，在最后不需要删除 dummy_head，因为属于栈内的变量，随着作用域结束就销毁了。
        /*
        下面这种写法，最后要记得删除  因为虚拟头结点是 new出来的。
        ListNode* dummy_head = new ListNode(0);
        dummy_head->next = head;
        ListNode* cur = dummy_head;
        //这样写的话，后面就要删除dummy_head; delete dummy_head;
        */
        while (cur->next != nullptr) {
            if (cur->next->val == val) {
                ListNode* tem = cur->next;
                cur->next = tem->next;
                delete tem;//做题的时候，可以不写，但是工作中必须写，不然会造成内存泄漏
            }
            else {
                cur = cur->next;
            }
        }

        return dummy_head.next;
    }
};

3、设计链表的几个操作

初始化；得到第i个元素值；在头部添加，在尾部添加，在第i个结点前添加，删除第i个元素等等。

https://leetcode-cn.com/problems/design-linked-list/

4、链表常考察的几个题目

反转链表： https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/

删除倒数第n个结点：https://leetcode-cn.com/problems/remove-nth-node-from-end-of-list/

环形链表：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/

https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/

5、STL中 单链表和双向链表

#include  //单向链表
#include   //双向链表
using namespace std;