LeetCode算法学习——链表

链表的顺序插入

链表的数据结构

最基本的单向链表：就是一个存放了数据和下一个节点地址的结构体

struct Node{
	int data;             //存放数据
	struct Node* next;    //next是用于指向下一个节点的地址
};

链表的创建及赋值

struct Node *list = NULL;      //创建一个链表变量
list = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));      //分配地址
list->data = 1;
list->next = NULL;

创建链表list变量的时候需要初始化为空，此时该变量还未获得地址空间，需要动态给list分配内存，然后给list->data赋值。
list->next = NULL;设置为空是重点，这个必须加上，不然list->next会随机有一个值（就像我们声明一个变量的时候，没有给变量初始化，这个变量是会有一个随机的数的），这个值就是下一个节点的地址，下一个节点里面的内容都是随机的，那么下一个节点所指向的下一个节点的地址也是随机的一个值，即list->next->next也是一个随机的地址，这样就会一直随机地指向下一个节点，无穷无尽。
基于链表的特性给链表的赋值操作是：

1、第一种赋值方式：

struct Node *List = NULL;     //创建一个链表变量	初始化为空
List = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));            //分配内存 
List->data = 0;              //给数据赋值
//List->next = NULL;         //如果使用这个语句，那么这里就可以完成给链表第一个节点的赋值   下面的操作是给链表下一个节点赋值
List->next = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));      //为一下个节点分配内存   
List = List->next;           //链表的第一个节点更新，将下一给节点作为首节点，那么开始的时候的第一个节点的数据将会丢失
List->data = 1;              //给节点赋值
List->next = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));      //给下一个节点分配内存
List = List->next;           //更新首节点位置，依然是将下一个节点作为首节点，前面节点的数据将会丢失
List->data = 2;              //给节点赋值
List->next = NULL;           //结束，需要将指向下一个节点的地址赋空值，否则链表将会随机指向无穷远

在上面的代码可以看出，使用这种方式给节点赋值将会对整个链表毫无意义，每当我们给下一个节点赋值的时候，上一个节点的数据将会丢失。
2、第二种赋值方式

struct Node *List = NULL;       //创建一个链表变量	初始化为空
List = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));            //分配内存 
List->data = 0;                 //给数据赋值
List->next = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));      //为一下个节点分配内存   
List->next->data = 1;           //给下一个节点的数据位赋值，第一个节点数据不会丢失
List->next->next = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));      //给下一个节点的下一个节点分配内存
List->next->next->data = 2;     //给下一个节点的下一个节点的数据位赋值
List->next->next->next = NULL;  //结束

使用这种方式给链表赋值不会造成数据的丢失，但缺点很明显。如果需要给第十个节点赋值那就麻烦了。
所以我们需要一种新的赋值方式。

链表插入需要创建两个链表变量：

// 第一步：创建两个链表
struct Node *head = NULL, *List = NULL;      //创建两个链表变量 初始化为空
head = List = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));      
	//list和List所指向的首个节点地址一样(注意：这两个链表是指针变量，它们共同指向一个地址空间。)，
	//但它们的地址不一样，指针的知识，不懂的可以补补知识哦。即两个指针变量所存储的地址是一样的，
	//都是指向首个节点的地址。现在它们所存放的首个地址是一样的，经过第二步就不一样了。
List->data = 0;          //给List所指向的第一个节点的数据位赋值，又因为它们指向的节点一样，
	//所以head的首个节点的数据位也被赋值0
//第二步
List->next = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));  //给List的下一个节点开辟地址空间，
	//head也是一样，它们首个节点所指向的下一个节点是一样的
List = List->next;   //现在List所指向的首个节点的地址开始发生变化了，指向了原来首个节点的下一个节点了，
	//即List指针变量存放指向首个节点的地址发生变化了，head和List指针变量存放的地址不一样了。
List->data = 1;
//第三步
List->next = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
List = List->next;
List->data = 2;
List->next = NULL;

下面是我画的两张节点插入流程图，不知道有没有朋友可以看懂，可能过久一点我自己都看不懂了哈哈哈。
第一张流程图应该合理、容易明白一些，第二张图给自己以后看的，能看懂第一章就行。

总结

struct Node *list = NULL; 创建了一个指针变量，这个list指针变量存放了指向首个节点的地址。
当需要创建一个完整的多节点链表的时候，需要创建两个链表指针变量配合使用。
开始两个链表指针变量head和list指向同一个节点，然后head链表指针变量存放的首个节点的地址不改变，list不断更变链表指针变量指向的节点地址，list每次都是指向新节点的地址（list原来首个节点的数据丢失），但head链表的节点不断变长，且数据得到保留。

清楚这些问题后，我们来学习一下LeetCode算法的第二题，肯定会得心应手了。

LeetCode题库第二题：两数相加

题目：给你两个 非空 的链表，表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的，并且每个节点只能存储 一位 数字。
请你将两个数相加，并以相同形式返回一个表示和的链表。
你可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。
来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/add-two-numbers

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode* addTwoNumbers(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2){
    struct ListNode* head = NULL, *mid = NULL; //创建两个链表并初始化为空 head作为不变的链表，用于存放数据
                                               //mid作为移动的链表
    int count = 0;            //记录进位
    while(l1 || l2){          //判断两个链表是否都为空，都为空结束计算
        int x = l1 ? l1->val : 0;     
        int y = l2 ? l2->val : 0;       //取值
        int sum = x + y + count;        //对应为以及前一位的进位数相加
        if(head==NULL){                 //head链表是否为空
            head = mid = (struct ListNode*)malloc(sizeof (struct ListNode));   //分配共同的首节点地址
            mid->val = sum%10;          //赋值，存放个位数
            mid->next = NULL;           //所指向的下一个节点为空
        }     
        else{
            mid->next = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));  //为下一个节点分配内存
            mid = mid->next;            //mid移动都下一个节点
            mid->val = sum%10;          //赋值
            mid->next = NULL;           //所指向的下一个节点为空
        }
        count = sum/10;                 //计算进位 
        if(l1) l1 = l1->next;           
        if(l2) l2 = l2->next;           //两个链表不为空的时候更新，使他们指向下一个节点
    }
    if(count){                          //前面结束后判断是否有进位，如果有进位则需要再开辟一个节点用于存放
        mid->next = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));   //为下一个节点分配内存
        mid->next->val = count;         //为mid的下一个节点赋值
        mid->next->next = NULL;         //下一个节点的下一个节点指向为空
    }
    return head;           //返回地址不变的链表
}

基本思路：
1、先判断是否开辟了空间，未开辟空间（即head和mid链表指针变量里面存放的地址还没有指向一个节点），那么需要开辟空间，即让head和mid链表指针变量里面存放的地址是首个一个节点。然后赋值，指向下一个节点的地址为空。
2、已经开辟首节点空间，那么就先给下一个节点开辟空间，然后mid移动都下一个节点（即mid链表指针变量存放的地址变为下一个节点的地址），然后给节点数据赋值，下一个节点地址设置为空。（也可以先给下一个节点开辟空间，然后给下一个节点数据赋值，再讲mid移动到下一个节点，官方的答案就是这样的，好像这样的方法运行速度会快一点）。
3、最后判断是否还有进位（最后while结束count的数值可能不为零，即还有一个进位，并且还没存放到链表中），因此需要再开辟一个节点存放进位。

单向链表学习结束。