LeetCode算法题（移除链表元素）Day15！！！C/C++

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

一、题目分析

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 。

今天的题目非常好理解，也就是要删除掉链表中==val的值，并返回新的头节点。

二、相关知识了解

链表这种数据结构其实与数组相似，同属线性表，但是与数组相比的话，链表是不支持随机访问元素的，也就是说要想在链表中查询一个元素的位置的话，时间复杂度最坏为O(n) （如果要查找的元素位于链表末尾（或不存在），需要遍历整个链表，遍历次数为n次 。）。平均也就是O(（n + 1）/ 2) （这里就不过多的推导了，感兴趣的同学可以期待一下下一期的题目，我会详细带着大家一起设计出一个功能相对完善的链表）

对比数组的随机访问

数组支持随机访问（通过下标），查询时间为 O(1)，这是链表与数组的核心差异之一。
但链表在插入/删除节点（尤其头部）时更高效 O(1)，而数组可能需要移动元素（O(n)）。

三、示例分析

复制代码

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：

复制代码

输入：head = [], val = 1
输出：[]

示例 3：

复制代码

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

四、解题思路&代码实现

方法一：原链表删除元素（复杂度为O(n)）

首先，拿到一个链表第一步我们要进行的是判断该链表是否为空，如果为空的话直接return head就好。其次就是判断当前节点的值是否==val。如果==的话那么就需要对该节点进行删除操作。下面看一下具体代码的实现。

cpp 复制代码

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        // 处理头节点等于val的情况（可能需要连续删除多个头节点 如示例3）
        while (head && head->val == val) {
            ListNode* temp = head;  // 临时保存当前头节点
            head = head->next;      // 头节点指向下一个节点
            delete temp;           // 释放原头节点的内存
        }

        // 遍历链表，删除非头节点中值等于val的节点
        ListNode* cur = head;       // 当前节点指针
        while (cur && cur->next) {  // 当前节点和下一个节点均非空时循环
            if (cur->next->val == val) {
                // 如果下一个节点值等于val，则删除它
                ListNode* temp = cur->next;  // 临时保存待删除节点
                cur->next = cur->next->next;  // 跳过待删除节点，直接连接下下个节点
                delete temp;                  // 释放待删除节点的内存
            } else {
                // 否则，移动到下一个节点继续检查
                cur = cur->next;
            }
        }

        return head;  // 返回处理后的链表头节点
    }
};

这里需要注意几个关键点：

首先在C/C++中堆区开辟的空间需进行手动释放，以免造成空间浪费，或者该空间内的脏数据影响程序结果。（一定要养成良好的编程习惯）
在第二个while语句终止条件中，一定要cur和cur->next都不为空时我们再去进行循环体，确保不会访问到空指针。最终返回的head节点有可能为NULL，也就是示例3的情况。
在进行头节点的处理使用while 处理连续多个头节点值等于 val 的情况而不是if（if只能处理一次） （例如 [1,1,1,2] 删除 1）。每次删除节点时记得更新head节点，并使用delete释放内存
如果 cur->next 的值等于 val，则修改 cur->next 跳过该节点，并释放内存。如果不等，则正常移动到下一个节点。

方法二：虚拟头节点法（复杂度为O(n)）

虚拟头节点法属于是对法一进行的一个优化操作，可以显著简化链表操作，尤其是在处理涉及头节点删除或修改的问题时。

对比法一的优点：

无需特殊处理头节点，虚拟头节点始终作为链表的"前置节点"，使得真正的头节点（dummy->next）和其他节点的删除逻辑完全一致，避免分支判断。
简化代码的结构，法一需要进行两步操作，需先对头节点进行预处理操作，再去处理其余节点。而使用虚拟头节点则只需要一个循环即可处理所有节点，避免代码冗余从而简化代码。
虚拟头节点确保 cur 初始指向一个非空节点（dummy），因此 cur->next 的访问总是安全的（无需额外判空）。

具体实现代码如下：

cpp 复制代码

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        // 创建虚拟头节点(dummy node)，其值任意（这里设为0），next指向原链表头节点
        // 使用虚拟头节点可以统一处理原头节点和其他节点的删除逻辑
        ListNode* dummy = new ListNode(0);
        dummy->next = head;  // 将虚拟头节点连接到原链表
        
        // cur指针用于遍历链表，初始指向虚拟头节点
        ListNode* cur = dummy;
        
        // 遍历链表，检查每个节点的下一个节点（cur->next）
        while (cur->next) {
            if (cur->next->val == val) {  // 如果下一个节点的值等于目标值
                ListNode* temp = cur->next;  // 临时保存要删除的节点
                cur->next = cur->next->next; // 跳过要删除的节点，直接连接下下个节点
                delete temp;                 // 释放要删除节点的内存（避免内存泄漏）
                
                // 注意：这里不移动cur指针，因为新的cur->next可能也需要删除
                // 例如链表[1,2,2,3]，删除2时需要连续检查
            } else {
                cur = cur->next;  // 如果不需要删除，则正常移动到下一个节点
            }
        }
        
        // 返回处理后的链表头节点（即dummy->next）
        // 注意：原头节点可能已被删除，dummy->next会自动更新为新的头节点
        ListNode* newHead = dummy->next;
        delete dummy;  // 释放虚拟头节点的内存
        return newHead;
    }
};

关键点说明：

虚拟头节点：创建一个虚拟头节点作为原链表的起始点，其next指针指向的为原链表的head节点（作用：统一处理逻辑，避免单独进行头节点删除操作）
返回值：这里需要注意我们需要返回的值应为虚拟头节点的next，若原链表所有节点都已被删除，那么虚拟头节点的next会变为NULL，则无需处理。

其余与方法一相同！

至此算法已经是最优解！完结撒花！！！🌸🌸🌸

四、题目总结

方法一：原链表删除元素

此方法先对头节点进行处理，若头节点的值等于 val，则连续删除头节点直至其值不等于 val。之后遍历链表，对非头节点中值等于 val 的节点进行删除操作。该方法时间复杂度为 O(n)，不过在处理头节点时需要额外的逻辑判断，且要分别处理头节点和非头节点的删除情况，代码相对复杂。

方法二：虚拟头节点法

这种方法创建了一个虚拟头节点，将其 next 指针指向原链表的头节点。通过遍历链表，检查每个节点的下一个节点，若其值等于 val 则进行删除。此方法的优点在于统一了头节点和其他节点的删除逻辑，避免了额外的分支判断，简化了代码结构。时间复杂度同样为 O(n)，是对方法一的优化。

总结

在处理链表删除操作时，使用虚拟头节点能有效简化代码，避免因头节点的特殊情况而增加的复杂逻辑，提高代码的可读性和可维护性。两种方法的时间复杂度均为线性，已达到最优解。在实际编程中，要养成手动释放堆区内存的习惯，防止内存泄漏。今天的题解分享到这里，谢谢大家！！！荆轲刺秦！！！

LeetCode算法题 （移除链表元素）Day15！！！C/C++

一、题目分析

二、相关知识了解

对比数组的随机访问

三、示例分析

四、解题思路&代码实现

方法一：原链表删除元素（复杂度为O(n)）

方法二：虚拟头节点法（复杂度为O(n)）

四、题目总结

方法一：原链表删除元素

方法二：虚拟头节点法

总结

LeetCode算法题（移除链表元素）Day15！！！C/C++