代码随想录刷题笔记（DAY3）

今日总结：虽然之前刷过链表，但这次做的是有些费力的，也有了更深的理解。整理完今天的 Vue 笔记就睡。。。

DAY 3

01. 移除链表元素（No. 203）

题目链接：https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/description/

代码随想录题解：https://programmercarl.com/0203.移除链表元素.html

1.1 题目

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 。

示例 1：

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6

输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：

输入：head = [], val = 1

输出：[ ]

示例 3：

输入：head = [7,7,7,7], val = 7

输出：[ ]

1.2 笔记

我们要删除一个节点就是让这个节点的上一个节点指向这个节点的下一个节点，如下图所示：

但我们的链表是一个单向链表，我们无法使得这个节点找到它的上一个节点，所以这里我们只能去寻找这个节点的下一个节点是不是要去除的，然后将这个节点的的 next 指向它的下下个节点，同时我们要保证这个节点绝对不能是要去删除的节点，那应该如何保证呢？

如果头节点是要删除的节点，我们直接让头节点向前移动即可，如果是其他节点，我们要保证它的下一个节点不能是要删除的节点，才进行 p = p.next 的操作，这是为了避免连续出现删除元素的情况，如果我们不判断就会出现漏删的情况：

也就是我们节点指向的绝对不能是要删除的节点。

另外要注意的是保证本身和 next 不为空即可，next.next 为空是有意义的。

1.3 代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        // 先去处理头节点的情况，保证 p 一开始指向的不是要删除的元素
        while (head != null && head.val == val ) {
            head = head.next;
        }
        if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode p = head; // 指向头节点的指针
        while (p.next != null) { // 隐式的包含了 p != null
            if (p.next.val == val) {
                // 删除节点的逻辑
                p.next = p.next.next;
            } else {
                // 保证 p.next 不是要删除的元素才能执行这个操作
                p = p.next;
            }            
        }
        return head;
    }
}

1.4 拓展 ------ 虚拟头节点

虚拟头节点是思想很简单，就是多加一个头节点，这样让我们对头节点的处理和对正常节点的处理是相同的，唯一需要注意的就是返回值应该是虚拟头节点的 下一个 节点。

代码：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        ListNode listNode = new ListNode(); // 虚拟头节点
        listNode.next = head;
//        while (head != null && head.val == val ) {
//            head = head.next;
//        }
//        if (head == null) {
//            return null;
//        }
        ListNode p = listNode; //指向头节点的指针
        while (p.next != null) {
            if (p.next.val == val) {
                p.next = p.next.next;
            } else {
                p = p.next;
            }
        }
        return listNode.next;
    }
}

02. 设计链表（No. 707）

题目链接：https://leetcode.cn/problems/design-linked-list/description/

代码随想录题解：https://programmercarl.com/0707.设计链表.html

1.1 题目

你可以选择使用单链表或者双链表，设计并实现自己的链表。

单链表中的节点应该具备两个属性：val 和 next 。val 是当前节点的值，next 是指向下一个节点的指针/引用。

如果是双向链表，则还需要属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点下标从 0 开始。

实现 MyLinkedList 类：

• MyLinkedList() 初始化 MyLinkedList 对象。
• int get(int index) 获取链表中下标为 index 的节点的值。如果下标无效，则返回 -1 。
• void addAtHead(int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中第一个元素之前。在插入完成后，新节点会成为链表的第一个节点。
• void addAtTail(int val) 将一个值为 val 的节点追加到链表中作为链表的最后一个元素。
• void addAtIndex(int index, int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中下标为 index 的节点之前。如果 index 等于链表的长度，那么该节点会被追加到链表的末尾。如果 index 比长度更大，该节点将 不会插入 到链表中。
• void deleteAtIndex(int index) 如果下标有效，则删除链表中下标为 index 的节点。

1.2 笔记

这里采用上面的虚拟头节点进行设计，这样设计对我们修改真正的头节点来说非常便利

先来设计一个节点类

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

这里引进一个 size 变量，当指定的 index 值没有意义的时候可以很快的返回，先来确定 index 错误的时机：index < 0 或者 index >= size （下标从 0 开始），每次执行和 index 有关的操作的时候都先判断一次。

这里比较重点的是 get() 方法和 addAtIndex() 方法，因为上面 size 的约束，不用在考虑越界的问题，那思考一下，从虚拟头节点到我们需要处理的下标的前一个元素需要走多少个 .next 呢？需要 size - 1 步，这样就写出了我们的方法：

public void addAtIndex(int index, int val) {
    if (index > size || index < 0) {
        return;
    }
    size++;
    //找到要插入节点的前驱
    ListNode pred = virtualHeadNode;
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        pred = pred.next;
    }
    ListNode toAdd = new ListNode(val);
    toAdd.next = pred.next;
    pred.next = toAdd;
}

注意这里的边界条件要放宽成 index > size 因为题目告诉我们可以设置最后一个元素的后一个元素的值。

接下来是 get() 方法的实现：

public int get(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
        return -1;
    }
    ListNode currentNode = virtualHeadNode;
    //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;
}

这里需要注意的还是需要前进的步数。

1.3 代码

class MyLinkedList {
    ListNode virtualHeadNode = new ListNode(); // 虚拟头节点
    int size;
    public MyLinkedList() {
    }

    public int get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        ListNode currentNode = virtualHeadNode;
        //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;
    }

    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }

    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }

    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size || index < 0) {
            return;
        }
        size++;
        //找到要插入节点的前驱
        ListNode pred = virtualHeadNode;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        ListNode toAdd = new ListNode(val);
        toAdd.next = pred.next;
        pred.next = toAdd;
    }

    public void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        size--;
        if (index == 0) {
            virtualHeadNode = virtualHeadNode.next;
	    return;
        }
        ListNode pred = virtualHeadNode;
        for (int i = 0; i < index ; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        pred.next = pred.next.next;
    }
    public ListNode getNodeByIndex(int index) {
        ListNode p = virtualHeadNode.next;
        while (index-- > 0 && p != null) {
            p = p.next;
        }
        return p;
    }
}

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

03. 反转链表（No. 206）

题目链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list/description/

代码随想录题解：https://programmercarl.com/0206.翻转链表.html#算法公开课

3.1 题目

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

示例 3：

输入：head = []
输出：[]

3.2 笔记

第一种是使用双指针来做这个题，很容易想到用 cur 指针指向需要改变的节点，用 pre 指针指向前一个节点，再循环更新 cur 和 pre 指向的节点

这时候遇到一个问题就是 cur 的 next 这时候已经写给了 pre 节点，那再怎么找到原本的 next 呢？所以这里也需要定义一个 tempNode 来协助更新 cur

下面来考虑初始化，pre 初始化为 null ，cur 初始化为 head，temp 也初始化为 null

最重要的是 while 循环的终点，容易犯的错误是在 cur 指向最后一个节点时返回 cur 的值，这时候返回的是只有最后一个元素的链表，因为最后一个元素还未更新，应该再进行一次循环，也就是 cur 指向 null 的时候，我们返回的是 pre。

3.3 代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        // 如果只有一个元素直接返回
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        // 初始化
        ListNode currentNode = head;
        ListNode preNode = null;
        ListNode tempNode = null;
        
        while (currentNode != null) { 
            tempNode = currentNode.next;          
            currentNode.next = preNode;
            preNode = currentNode;
            currentNode = tempNode;           
        }
        return preNode;
    }
}