代码随想录算法训练营第3天|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

学习链接：链表理论基础

链表的存储方式

链表在内存中不是连续分布的

链表的定义

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){} //节点构造函数
);

// 这样的定义方式可以直接初始化的时候给变量赋值
ListNode* head = new ListNode(5);

链表的操作

删除节点

需要从头开始查询找到C节点，将C节点的next指针指向E节点
c++最好手动释放内存

添加节点

性能分析

203.移除链表元素

题目链接：203.移除链表元素
文章讲解：代码随想录|203.移除链表元素
视频讲解：手把手带你学会操作链表 | LeetCode：203.移除链表元素

思路

删除链表元素是将上个元素的next指向删除元素的next，但如果删除的头节点，就无法直接cur->next = cur->next->next，因此要么可以分情况讨论，要么可以设置一个虚拟头结点来统一逻辑

设置虚拟头结点

写代码需要注意的点：

1. 头结点指针不能修改，因为最后要返回头指针，所以要设置一个cur=dummyhead，又因为可能删除的是head且删除需要cur为上一个元素，所以不能是cur=dummyhead->next。
2. return dummyNode->next;而不是return head，因为有可能删除的是head。
3. c++要记得清理内存

时刻牢记：指针有没有可能指向NULL来写循环条件，且一定要考虑删除头指针的情况

代码

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; // 有可能head已经被删了，所以不能直接return head
        delete dummyHead;
        return head;
    }
};

707.设计链表

题目链接：707.设计链表
文章讲解：代码随想录|707.设计链表
视频讲解：帮你把链表操作学个通透！LeetCode：707.设计链表

思路

熟悉链表的基础操作，此题采用虚拟头结点
虚拟头结点：指向头结点，dummyhead为虚拟头结点地址，dummyhead->next为头结点（第一个节点）地址
头结点：第一个节点（val,next）,head为头结点地址

此题存在index和size之间关系的判断，所以每次增/删操作时候要记得size++/–

代码

class MyLinkedList {
public:
    struct LinkedNode{
        int val;
        LinkedNode* next;
        LinkedNode(int x):val(x),next(nullptr){}
    };

    MyLinkedList() {
        dummyHead=new LinkedNode(0);
        _size=0;
    }
    
    int get(int index) {
        if(index>_size-1||index<0){
            return -1;
        }
        LinkedNode* cur=dummyHead->next;
        while(index--){
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        LinkedNode* node=new LinkedNode(val);
        node->next=dummyHead->next;
        dummyHead->next = node;
        _size++;
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        LinkedNode* node=new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur=dummyHead;
        while(cur->next!=nullptr){
            cur=cur->next;
        }
        cur->next=node;
        _size++;
    }
    
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index>_size)return;
        LinkedNode* node = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = dummyHead; //cur要指向index上一个，这样cur->next指向新node
        while(index--){
            cur = cur->next;
        }
        node->next = cur->next;
        cur->next = node;
        _size++;
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        if(index>_size-1||index<0){
            return;
        }
        LinkedNode* cur = dummyHead;
        while(index--){
            cur = cur->next;
        }
        LinkedNode* tmp = cur->next;
        cur->next=cur->next->next;
        delete tmp;
        tmp=nullptr;
        //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
        _size--;
    }
    private: // 类中的变量，MyLinkedList(){}初始化的时候如果重复声明，则不会初始化类中的变量
        int _size;
        LinkedNode* dummyHead;
};

206.反转链表

题目链接：206.反转链表
文章讲解：代码随想录|206.反转链表
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

思路

双指针法

原地改变指针方向

两个指针：pre和cur
初始化为pre=null, cur=head，然后都一步一步往后移，改变指针的指向
后面要自己写一遍代码

递归法

根据双指针的代码写

单指针法

自己想的，就是一个元素一个元素的移动到头结点位置

代码

双指针法

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;
    }
};

递归法

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);
    }

};

单指针法

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if(head == nullptr){
            return head;
        }
        ListNode* cur = head;
        ListNode* tmp = nullptr; 
        while(cur->next!=nullptr){
            tmp = head;
            head = cur->next;
            cur->next = cur->next->next;
            head->next = tmp;
            
        }
        return head;
    }
};

今日收获

1. 根据指针有没有可能指向NULL来写循环条件
2. 如果是删除某个元素的话指针要指向上一个的时候来删（cur->next=cur->next->next）
3. 链表题别干想，多指针画图，删除了什么指针，模拟while循环过程