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

喜欢新新子2024-10-20 14:26

目录

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;
     }
 };
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