链表(Linked List) 是一种线性数据结构,它由一系列节点(Node)组成,每个节点包含两部分:
- 数据域:存储数据元素。
- 指针域:存储指向下一个节点的引用(或者是指针)。
链表的节点通过指针连接在一起,形成一条链状结构。链表的结构与数组不同,数组的内存是连续分配的,而链表中的节点可以分散在内存的不同位置,通过指针连接起来。
链表的类型
-
单向链表(Singly Linked List):
-
每个节点只包含指向下一个节点的指针。
-
访问时只能从头节点开始,按顺序遍历到目标节点。
-
最后一个节点的指针指向
null
,表示链表的结束。[数据 | 指针] -> [数据 | 指针] -> [数据 | 指针] -> null
-
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双向链表(Doubly Linked List):
-
每个节点包含两个指针,分别指向前一个节点和后一个节点。
-
可以从任意节点双向遍历链表。
null <- [数据 | 前指针 | 后指针] <-> [数据 | 前指针 | 后指针] <-> [数据 | 前指针 | 后指针] -> null
-
-
循环链表(Circular Linked List):
-
在循环链表中,最后一个节点指向链表的第一个节点,而不是
null
,使得链表形成一个循环结构。[数据 | 指针] -> [数据 | 指针] -> [数据 | 指针] -> (回到第一个节点)
-
链表的特点
- 动态大小:链表的大小可以动态调整,不像数组那样需要预定义大小。
- 插入和删除效率高:在链表中插入和删除元素的效率很高,尤其是在头部和中间插入/删除时,不需要像数组那样进行大量元素的移动。
- 随机访问性能较差:链表不支持直接访问任意元素,必须从头开始按顺序遍历,直到找到目标节点。
链表的优缺点
优点:
- 动态扩展:不需要固定大小,插入和删除操作简单。
- 节省空间:比数组更加节省空间,因为数组需要预留未使用的空间。
缺点:
- 访问效率较低:无法通过下标随机访问,必须遍历链表。
- 额外空间:每个节点都需要额外的指针来维护链接。
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:[]
本题主要是将链表中数据元素等于val的元素进行"删除",就是将此元素的上一个节点的指针指向此元素下一个节点的指针,从而跳过此元素实现删除,实质此元素或节点还在内存中。
我们采用定义一个虚拟头节点,让虚拟头节点指向head节点,再定义一个cur指针等于虚拟头节点,我们去用cur指针去遍历和删除数值等于val的节点,用while条件为cur.next不为空,然后判断cur.next.val是否等于val,如果等于就跳过此节点指向下一个节点,如果不等于就让cur = cur.next。最后返回虚拟头节点的下一个节点,,为什么不返回head呢,因为head在一开始判断其值时很有可能被删除掉了。
cs
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* public int val;
* public ListNode next;
* public ListNode(int val=0, ListNode next=null) {
* this.val = val;
* this.next = next;
* }
* }
*/
public class Solution {
public ListNode RemoveElements(ListNode head, int val) {
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;
}
}
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。
示例:
输入
["MyLinkedList", "addAtHead", "addAtTail", "addAtIndex", "get", "deleteAtIndex", "get"]
[[], [1], [3], [1, 2], [1], [1], [1]]
输出
[null, null, null, null, 2, null, 3]
解释
MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
myLinkedList.addAtHead(1);
myLinkedList.addAtTail(3);
myLinkedList.addAtIndex(1, 2); // 链表变为 1->2->3
myLinkedList.get(1); // 返回 2
myLinkedList.deleteAtIndex(1); // 现在,链表变为 1->3
myLinkedList.get(1); // 返回 3
提示:
0 <= index, val <= 1000
- 请不要使用内置的 LinkedList 库。
- 调用
get
、addAtHead
、addAtTail
、addAtIndex
和deleteAtIndex
的次数不超过2000
。
-
Get(int index)
方法:- 通过索引获取对应节点的值,首先检查索引是否在合法范围内,然后从虚拟头节点开始遍历链表,直到到达目标节点,返回节点值。
-
AddAtHead(int val)
方法:- 在链表头部插入新节点,将新节点的
next
指向当前链表的第一个有效节点,并更新size
。
- 在链表头部插入新节点,将新节点的
-
AddAtTail(int val)
方法:- 在链表尾部插入新节点,从虚拟头节点开始遍历,找到最后一个节点后,将其
next
指向新节点,更新size
。
- 在链表尾部插入新节点,从虚拟头节点开始遍历,找到最后一个节点后,将其
-
AddAtIndex(int index, int val)
方法:- 检查索引是否有效,遍历链表到达指定位置,插入新节点,并正确调整相邻节点的
next
引用,更新size
。
- 检查索引是否有效,遍历链表到达指定位置,插入新节点,并正确调整相邻节点的
-
DeleteAtIndex(int index)
方法:- 首先检查索引是否在合法范围内,遍历链表到达要删除节点的前一个节点,调整其
next
引用,跳过要删除的节点,更新size
。
- 首先检查索引是否在合法范围内,遍历链表到达要删除节点的前一个节点,调整其
cs
public class NodeList{
public int val;
public NodeList next;
public NodeList(int val=0,NodeList next = null){
this.val = val;
this.next = next;
}
}
public class MyLinkedList {
int size;
NodeList head;//虚拟头节点
public MyLinkedList() {
head = new NodeList();
size = 0;
}
public int Get(int index) {
if(index<0||index>=size){
return -1;
}
NodeList cur = head;
for(int i = 0;i<=index;i++){
cur = cur.next;
}
return cur.val;
}
public void AddAtHead(int val) {
NodeList newNode = new NodeList(val);
newNode.next = head.next;
head.next = newNode;
size++;
}
public void AddAtTail(int val) {
NodeList newNode = new NodeList(val);
NodeList cur = head;
while(cur.next!=null){
cur = cur.next;
}
cur.next = newNode;
size++;
}
public void AddAtIndex(int index, int val) {
if (index > size) return; // 如果 index 超出范围,直接返回
if (index < 0) index = 0;
NodeList newNode = new NodeList(val);
NodeList cur = head;
while(index>0){
cur = cur.next;
index--;
}
newNode.next = cur.next;
cur.next = newNode;
size++;
}
public void DeleteAtIndex(int index) {
if(index<0||index>=size){
return;
}
NodeList cur = head;
while(index>0){
cur = cur.next;
index--;
}
cur.next = cur.next.next;
size--;
}
}
/**
* 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);
*/
本题是要求将链表进行反转。
我们可以使用双指针,一个cur指针等于头节点,一个pre指针指向空,假设我们向先反转两个指针,可以将cur的next存储在temp临时指针中,然后将cur.next指向pre指针,然后再将cur赋值给pre,和将临时指针赋值给cur,从而进行循环,并加入循环条件为while(cur!=null)。
cs
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* public int val;
* public ListNode next;
* public ListNode(int val=0, ListNode next=null) {
* this.val = val;
* this.next = next;
* }
* }
*/
public class Solution {
public ListNode ReverseList(ListNode head) {
ListNode cur = head;
ListNode pre = null;
ListNode temp;
while(cur!=null){
temp = cur.next;
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = temp;
}
return pre;
}
}