链表
定义
数字域和指针域
种类
单链表，双链表，循环链表
链表的存储方式
链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。
所以链表中的节点在内存中不是连续分布 的 ，而是散乱 分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。
删除链表
增加链表
与数组的对比
再把链表的特性和数组的特性进行一个对比，如图所示：
数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。
链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删， 适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。
移除链表元素
移除操作，就是让节点next指针直接指向下下一个节点就可以了，
那么因为单链表的特殊性，只能指向下一个节点，刚刚删除的是链表的中第二个，和第四个节点，那么如果删除的是头结点又该怎么办呢？
这里就涉及如下链表操作的两种方式：
- 直接使用原来的链表来进行删除操作。
- 设置一个虚拟头结点在进行删除操作。
这里我选择第二种方式，更好理解和记忆；
给链表添加一个虚拟头结点为新的头结点，此时要移除这个旧头结点元素1。
这样是不是就可以使用和移除链表其他节点的方式统一了呢？
来看一下，如何移除元素1 呢，还是熟悉的方式，然后从内存中删除元素1。
最后呢在题目中，return 头结点的时候，别忘了return dummyNode->next;， 这才是新的头结点
java
/**
* 时间复杂度 O(n)
* 空间复杂度 O(1)
* @param head
* @param val
* @return
*/
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
// 设置一个虚拟的头结点
ListNode dummy = new ListNode();
dummy.next = head;
ListNode cur = dummy;
while (cur.next != null) {
if (cur.next.val == val) {
cur.next = cur.next.next;
} else {
cur = cur.next;
}
}
return dummy.next;
}设计链表
设计的为单链表时
我分析这个代码的思路，因为是链表，内存空间不是连续的，所以对那个Index的理解不明确；
而且又是单链表，只有一个next指针，所以分析的时候要注意什么找到什么链表
思路
这是链表最基础的操作，牢记于心！
首先初始化：由于给的是链表：MyLinkedList ，需要初始化size（长度），listnode(头节点)。而题目没有给出listnode的定义，需要自己定义一个ListNode类，记得定义构造函数，不然在MyLinkedList初始化的时候无法直接赋值。
1.核心是addAtIndex(int index, int val)；需要判断index,如果大于size,返回；
如果<0，令其=0；
执行插入，由于是index的前面插入 ，所以要找到index的前驱节点 ：循环次数=index ;插入时先将新节点与pre.next连接，再将pre.next=新节点。 这样是为了防止先执行 pre.next=新节点，会断链找不到后面的链表。
2.addAtHead，addAtTail直接调用addAtIndex即可。
3.deleteAtIndex(int index)，首先找到index的前驱节点 ，然后将pre.next=pre.next.next即可。
4.get(int index)：首先进行有效值判断，然后for循环即可。这里不需要找到前驱节点 ，因此循环次数是Index+1.
解题过程
刚开始用的是while循环，每次pre指针往后移动的时候，Index--;这样肯定没有for循环看着舒适。而且没有搞明白什么时候需要找到先驱节点（插入，删除） ，以及循环多少次可以找到先驱节点（当pre=head的时候，循环次数=index）。以及不会写列表的构造函数（size,listnode），不过我现在都会啦~！
java
//单链表
class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(){}
ListNode(int val) {
this.val=val;
}
}
class MyLinkedList {
//size存储链表元素的个数
int size;
//虚拟头结点
ListNode head;
//初始化链表
public MyLinkedList() {
size = 0;
head = new ListNode(0);
}
//获取第index个节点的数值，注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
public int get(int index) {
//如果index非法，返回-1
if (index < 0 || index >= size) {
return -1;
}
ListNode currentNode = head;
//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) {
ListNode newNode = new ListNode(val);
newNode.next = head.next;
head.next = newNode;
size++;
// 在链表最前面插入一个节点，等价于在第0个元素前添加
// addAtIndex(0, val);
}
public void addAtTail(int val) {
ListNode newNode = new ListNode(val);
ListNode cur = head;
while (cur.next != null) {
cur = cur.next;
}
cur.next = newNode;
size++;
// 在链表的最后插入一个节点，等价于在(末尾+1)个元素前添加
// addAtIndex(size, val);
}
// 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
public void addAtIndex(int index, int val) {
if (index > size) {
return;
}
if (index < 0) {
index = 0;
}
size++;
//找到要插入节点的前驱
ListNode pred = head;
for (int i = 0; i < index; i++) {
pred = pred.next;
}
ListNode toAdd = new ListNode(val);
toAdd.next = pred.next;
pred.next = toAdd;
}
//删除第index个节点
public void deleteAtIndex(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
return;
}
size--;
//因为有虚拟头节点，所以不用对Index=0的情况进行特殊处理
ListNode pred = head;
for (int i = 0; i < index ; i++) {
pred = pred.next;
}
pred.next = pred.next.next;
}
}当设计的为双链表时
java
class MyLinkedList {
//记录链表中元素的数量
int size;
//记录链表的虚拟头结点和尾结点
ListNode head,tail;
public MyLinkedList() {
//初始化操作
this.size = 0;
this.head = new ListNode(0);
this.tail = new ListNode(0);
//这一步非常关键，否则在加入头结点的操作中会出现null.next的错误！！！
head.next=tail;
tail.prev=head;
}
public int get(int index) {
//判断index是否有效
if(index>=size){
return -1;
}
ListNode cur = this.head;
//判断是哪一边遍历时间更短
if(index >= size / 2){
//tail开始
cur = tail;
for(int i=0; i< size-index; i++){
cur = cur.prev;
}
}else{
for(int i=0; i<= index; i++){
cur = cur.next;
}
}
return cur.val;
}
public void addAtHead(int val) {
//等价于在第0个元素前添加
addAtIndex(0,val);
}
public void addAtTail(int val) {
//等价于在最后一个元素(null)前添加
addAtIndex(size,val);
}
public void addAtIndex(int index, int val) {
//index大于链表长度
if(index>size){
return;
}
size++;
//找到前驱
ListNode pre = this.head;
for(int i=0; i<index; i++){
pre = pre.next;
}
//新建结点
ListNode newNode = new ListNode(val);
newNode.next = pre.next;
pre.next.prev = newNode;
newNode.prev = pre;
pre.next = newNode;
}
public void deleteAtIndex(int index) {
//判断索引是否有效
if(index>=size){
return;
}
//删除操作
size--;
ListNode pre = this.head;
for(int i=0; i<index; i++){
pre = pre.next;
}
pre.next.next.prev = pre;
pre.next = pre.next.next;
}
}
/**
* Your MyLinkedList object will be instantiated and called as such:
* MyLinkedList obj = new MyLinkedList();
* int param_1 = obj.get(index);
* obj.addAtHead(val);
* obj.addAtTail(val);
* obj.addAtIndex(index,val);
* obj.deleteAtIndex(index);
*/反转链表
这个题目有点难理解
方法一：双指针法
思路分析：
java
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
//申请节点，pre和 cur，pre指向null
ListNode pre = null;
ListNode cur = head;
ListNode tmp = null;
while(cur!=null) {
//记录当前节点的下一个节点
tmp = cur.next;
//然后将当前节点指向pre
cur.next = pre;
//pre和cur节点都前进一位
pre = cur;
cur = tmp;
}
return pre;
}
}方法二：递归的方法
看懂了题解，但是自己能不能写出来是一个问题
多国几遍吧这个题目
java
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
return recur(head, null); // 调用递归并返回
}
private ListNode recur(ListNode cur, ListNode pre) {
if (cur == null) return pre; // 终止条件
ListNode res = recur(cur.next, cur); // 递归后继节点
cur.next = pre; // 修改节点引用指向
return res; // 返回反转链表的头节点
}
}两两交换链表中的节点
这个思路比递归好理解，借助了一个stack
我们利用一个 stack，然后不断迭代链表，每次取出两个节点放入 stack 中，再从 stack 中拿出两个节点。
借助 stack 后进先出的特点，放进去的时候是 1,2 。拿出来的时候就是 2，1 两个节点了。
再把这两个节点串联起来，重复这个逻辑遍历完整个链表，就可以做到两两反转的效果了。
虽然用到了 stack，但因为只存了两个元素，所以空间复杂度还是 O(1)，时间复杂度是 O(n)。
java
class Solution {
public ListNode swapPairs(ListNode head) {
if(head==null || head.next==null) {
return head;
}
//用stack保存每次迭代的两个节点
Stack<ListNode> stack = new Stack<ListNode>();
ListNode p = new ListNode(-1);
ListNode cur = head;
//head指向新的p节点，函数结束时返回head.next即可
head = p;
while(cur!=null && cur.next!=null) {
//将两个节点放入stack中
stack.add(cur);
stack.add(cur.next);
//当前节点往前走两步
cur = cur.next.next;
//从stack中弹出两个节点，然后用p节点指向新弹出的两个节点
p.next = stack.pop();
p = p.next;
p.next = stack.pop();
p = p.next;
}
//注意边界条件，当链表长度是奇数时，cur就不为空
if(cur!=null) {
p.next = cur;
} else {
p.next = null;
}
return head.next;
}
}递归
终于看懂这个关于递归的题目解析，但是要是我自己写出来还是有难度的
解题思路
标签：链表
本题的递归和非递归解法其实原理类似，都是更新每两个点的链表形态完成整个链表的调整
其中递归解法可以作为典型的递归解决思路进行讲解
递归写法要观察本级递归的解决过程，形成抽象模型，因为递归本质就是不断重复相同的事情。而不是去思考完整的调用栈，一级又一级，无从下手。如图所示，我们应该关注一级调用小单元的情况，也就是单个 f(x)。
其中我们应该关心的主要有三点：
返回值
调用单元做了什么
终止条件
在本题中：
返回值：交换完成的子链表
调用单元：设需要交换的两个点为 head 和 next，head 连接后面交换完成的子链表，next 连接 head，完成交换
终止条件：head 为空指针或者 next 为空指针，也就是当前无节点或者只有一个节点，无法进行交换
java
class Solution {
public ListNode swapPairs(ListNode head) {
if(head == null || head.next == null){
return head;
}
ListNode next = head.next;
head.next = swapPairs(next.next);
next.next = head;
return next;
}
}