代码随想录算法训练营第三天（补）链表 | 链表理论基础、移除元素、反转链表

4.1链表理论基础

一、链表的类型

二、链表的定义

三、链表的操作

4.2移除链表元素

4.3设计链表

4.4反转链表

[关于反转链表](#关于反转链表)

4.1链表理论基础

建议：了解一下链表基础，以及链表和数组的区别

文章链接：代码随想录

一、链表的类型

①单链表

②双链表

③循环链表

循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连。

循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。

二、链表的定义

struct ListNode{
     int val;
     ListNode *next;
     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}// 节点的构造函数
 }

三、链表的操作

增删改查

1、删除节点

 current->next=current->next->next;

2、增加节点

 // 创建新节点
 ListNode* createNode(int value) {
     ListNode* newNode = new ListNode(value);
     if (!newNode) {
         std::cerr << "内存分配失败" << std::endl;
         exit(1);
     }
     return newNode;
 }

用自己的话概括------相当于交换两个变量，得先设置一个中间变量，用中间变量记录一个值，以防丢失

// 在链表头部插入节点
 void insertAtHead(ListNode*& head, int value) {
     ListNode* newNode = createNode(value);
     newNode->next = head;
     head = newNode;
 }
 // 在链表末尾添加节点
 void appendNode(ListNode*& head, int value) {
     ListNode* newNode = createNode(value);
     if (head == nullptr) {
         head = newNode;
     } else {
         ListNode* temp = head;
         while (temp->next != nullptr) {
             temp = temp->next;
         }
         temp->next = newNode;
     }
 }
 // 在链表指定位置插入节点
 void insertAtPosition(ListNode*& head, int value, int position) {
     if (position <= 0) {
         std::cerr << "位置必须大于0" << std::endl;
         return;
     }
 
     if (position == 1) {
         insertAtHead(head, value);
         return;
     }
 
     ListNode* newNode = createNode(value);
     ListNode* temp = head;
     for (int i = 1; temp != nullptr && i < position - 1; ++i) {
         temp = temp->next;
     }
 
     if (temp == nullptr) {
         std::cerr << "位置超出链表长度" << std::endl;
         delete newNode; // 释放新节点的内存
         return;
     }
 
     newNode->next = temp->next;
     temp->next = newNode;
 }

4.2移除链表元素

建议：本题最关键是要理解虚拟头结点的使用技巧，这个对链表题目很重要。

题目链接/文章讲解/视频讲解：：代码随想录

 //删除头结点
 while(head!=NULL&&head->next==val){
     ListNode *tmp=head;
     head=head->next;
     delete tmp;
 }
 //删除非头结点
 ListNode* cur=head;
     while(cur!=NULL&&cur->next!=NULL){
     if(cur->ncet->val=val){
     ListNode *tmp=cur->next;
     cur->next=cur->next->next;
     delete tmp;
 }else {
     cur=cur->next;
 }
 }

虚拟头结点：

遍历链表的时候必须定义一个临时的一个指针，避免头指针变化，从而无法返回头指针

 class Solution{
 public :
 ListNode* removeElement(ListNode* head,int val){
     ListNode *dummyhead=new ListNode(0);//设置一个虚拟头结点
     dummyhead->next=head;
     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;
     delete dummyHead;
     return head;
 }
 };

4.3设计链表

力扣题目链接

这道题目设计链表的五个接口：

获取链表第index个节点的数值
在链表的最前面插入一个节点
在链表的最后面插入一个节点
在链表第index个节点前面插入一个节点
删除链表的第index个节点

可以说这五个接口，已经覆盖了链表的常见操作，是练习链表操作非常好的一道题目

 class MyLinkedList {
 public:
     // 定义链表节点结构体
     struct LinkedNode {
         int val;
         LinkedNode* next;
         LinkedNode(int val):val(val), next(nullptr){}
     };
 
     // 初始化链表
     MyLinkedList() {
         _dummyHead = new LinkedNode(0); // 这里定义的头结点 是一个虚拟头结点，而不是真正的链表头结点
         _size = 0;
     }
 
     // 获取到第index个节点数值，如果index是非法数值直接返回-1， 注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
     int get(int index) {
         if (index > (_size - 1) || index < 0) {
             return -1;
         }
         LinkedNode* cur = _dummyHead->next;
         while(index--){ // 如果--index 就会陷入死循环
             cur = cur->next;
         }
         return cur->val;
     }
 
     // 在链表最前面插入一个节点，插入完成后，新插入的节点为链表的新的头结点
     void addAtHead(int val) {
         LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
         newNode->next = _dummyHead->next;
         _dummyHead->next = newNode;
         _size++;
     }
 
     // 在链表最后面添加一个节点
     void addAtTail(int val) {
         LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
         LinkedNode* cur = _dummyHead;
         while(cur->next != nullptr){
             cur = cur->next;
         }
         cur->next = newNode;
         _size++;
     }
 
     // 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
     // 如果index小于0，则在头部插入节点
     void addAtIndex(int index, int val) {
 
         if(index > _size) return;
         if(index < 0) index = 0;        
         LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
         LinkedNode* cur = _dummyHead;
         while(index--) {
             cur = cur->next;
         }
         newNode->next = cur->next;
         cur->next = newNode;
         _size++;
     }
 
     // 删除第index个节点，如果index 大于等于链表的长度，直接return，注意index是从0开始的
     void deleteAtIndex(int index) {
         if (index >= _size || index < 0) {
             return;
         }
         LinkedNode* cur = _dummyHead;
         while(index--) {
             cur = cur ->next;
         }
         LinkedNode* tmp = cur->next;
         cur->next = cur->next->next;
         delete tmp;
         //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
         tmp=nullptr;
         _size--;
     }
 
     // 打印链表
     void printLinkedList() {
         LinkedNode* cur = _dummyHead;
         while (cur->next != nullptr) {
             cout << cur->next->val << " ";
             cur = cur->next;
         }
         cout << endl;
     }
 private:
     int _size;
     LinkedNode* _dummyHead;
 }；

复制代码

4.4反转链表

关于反转链表

链表一定要分清节点和指针的概念。 new ListNode()是真实存在的一个节点, head = new ListNode() 相当于 head指针指向了一个真实的节点, node = head, 相当于node和head同时指向了这个真实的节点
大家尽量不要去动虚拟头节点,因为虚拟头节点本来就是个工具节点,操作后面的节点本身就好了哦
有同学问：为什么有时候需要判定cur->next !=nullptr 有时候又不需要只用判断cur!=nullptr呢？其实这个要看场景，一般就是看你如果不判断的话会不会导致空指针异常，因为如果你的指针遍历到null还调用它的属性或方法肯定就会报错的，但是有时候的情况不会遍历到cur->next，所以要看具体情况。

双指针

 class Solution{
 public: 
     ListNode* reverseList(ListNode* head){
     ListNode* dummyNode=new ListNode(0);
     dummyNode=NULL;
     ListNode* temp;
     ListNode* cur=head;
     while(cur){
         temp=cur->next;
         cur->next=dummyNode;
         dummyNode=cur;
         cur=temp;
     }
     return pre;
 }
 };

递归解法

 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);
     }
 
 };

第二种递归

class Solution {
 public:
     ListNode* reverseList(ListNode* head) {
         // 边缘条件判断
         if(head == NULL) return NULL;
         if (head->next == NULL) return head;
         
         // 递归调用，翻转第二个节点开始往后的链表
         ListNode *last = reverseList(head->next);
         // 翻转头节点与第二个节点的指向
         head->next->next = head;
         // 此时的 head 节点为尾节点，next 需要指向 NULL
         head->next = NULL;
         return last;
     }
 };

关于递归来做这道题可以看看这边博客的思维三道题套路解决递归问题 | lyl's blog

代码随想录算法训练营第三天（补） 链表 | 链表理论基础、移除元素、反转链表

4.1链表理论基础

一、链表的类型

二、链表的定义

三、链表的操作

4.2移除链表元素

4.3设计链表

4.4反转链表

关于 反转链表

代码随想录算法训练营第三天（补）链表 | 链表理论基础、移除元素、反转链表

关于反转链表