代码随想录算法day3 - 链表1

题目1 203. 移除链表元素

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：[]

提示：

  • 列表中的节点数目在范围 [0, 104] 内
  • 1 <= Node.val <= 50
  • 0 <= val <= 50

思路

  1. 使用不带虚拟头的链表进行操作，这样做就需要分为两部分去进行判断，第一部分是链表头到不是val数值的节点，第二部分是不是val数值的节点到链表尾部。因为整个链表要遍历一遍所以时间复杂度为O(n)，n为链表长度。

代码

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode * tmpNode;
        while(head!= nullptr && head->val == val)
        {
            tmpNode = head;
            head = head->next;
            delete tmpNode;
        }
        if(head == nullptr) return head;
        ListNode * preNode = head;
        tmpNode = preNode->next;
        while(tmpNode != nullptr)
        {
            if(tmpNode->val == val)
            {
                preNode->next = tmpNode->next;
                delete tmpNode;
                tmpNode = preNode->next;
            }
            else
            {
                preNode = preNode->next;
                tmpNode = tmpNode->next;
            }
        }
        return head;
    }
};
  1. 使用虚拟头

使用虚拟头节点后，将虚拟头节点的next指针指向头节点并让头节点指针暂时指向虚拟头，之后就只需要按顺序判断节点是否满足条件并操作就行了，在最后要注意让头节点指针指向虚拟头节点的next指针。时间复杂度也是O(n)。

代码

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode* tmpNode = new ListNode(0, head);
        head = tmpNode;
        while(tmpNode->next != nullptr)
        {
            if(tmpNode->next->val == val)
            {
                ListNode* cur = tmpNode->next;
                tmpNode->next = cur->next;
                delete cur;
            }
            else
            {
                tmpNode = tmpNode->next;
            }
        }
        tmpNode = head;
        head = head->next;
        delete tmpNode;
        return head;
    }
};

题目2 707. 设计链表

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

思路

这道题就是考察链表的基本功，可以用单链表或者双链表的形式去做，我使用的是双链表。要注意的就是函数里面开头判断后要及时返回及index计数问题。

代码

//双链表节点类
struct Node
{
    Node* prev;
    Node* next;
    int val;
    Node(int val = 0, Node* Prev = nullptr, Node* Next = nullptr):val(val), prev(Prev), next(Next)
    {}  
};

class MyLinkedList {
public:
    MyLinkedList() {
        head = new Node;
        head->next = head;
        head->prev = head;
        size = 0;
    }
    
    int get(int index) {
        if(index >= size) return -1;
        Node * tmp = head->next;
        while(index--)
        {
            tmp = tmp->next;
        }
        return tmp->val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        size++;
        Node* tmpNode = new Node(val, head, head->next);
        tmpNode->prev->next = tmpNode;
        tmpNode->next->prev = tmpNode;
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        size++;
        Node* tmpNode = new Node(val, head->prev, head);
        tmpNode->prev->next = tmpNode; 
        tmpNode->next->prev = tmpNode;
    }
    
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index > size) return;
        if(index == size) 
        {
            addAtTail(val);
            return;
        }

        Node*tmpNode = head->next;
        while(index--)
        {
            tmpNode = tmpNode->next;
        }
        Node* newNode = new Node(val, tmpNode->prev, tmpNode);
        newNode->next->prev = newNode;
        newNode->prev->next = newNode;
        size++;
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        //index超过链表大小直接返回
        if(index >= size) return;
        Node* tmpNode = head->next;
        while(index--)
        {
            tmpNode = tmpNode->next;
        }
        tmpNode->prev->next = tmpNode->next;
        tmpNode->next->prev = tmpNode->prev;
        delete tmpNode;
        size--;
    }
private:
    Node* head;
    //size用于记录链表大小
    int 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);
 */

题目3 206. 反转链表

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

示例 3：

输入：head = []
输出：[]

提示：

  • 链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
  • -5000 <= Node.val <= 5000

进阶：链表可以选用迭代或递归方式完成反转。你能否用两种方法解决这道题？

思路

迭代法

迭代法就是正常的遍历链表，并在遍历时反转节点的next指针指向就行了，要注意的就是头节点要指向空。

代码

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if(head == nullptr)
        {
            return head;
        }
        ListNode* tmpNode = head->next;
        head->next = nullptr;
        while(tmpNode != nullptr)
        {
            ListNode* next = tmpNode->next;
            tmpNode->next = head;
            head = tmpNode;
            tmpNode = next;
        }
        return head;
    }
};

递归法

这个就是和迭代法类似，将每次迭代的反转操作分为一次递归，这样分而治之最终得出反转链表，需要注意的就是递归终止的结束条件。

代码

class Solution {
public:
    ListNode* reverse(ListNode* lft, ListNode* rht)
    {
        if(rht == nullptr)
        {
            return lft;
        }
        ListNode* tmp = rht->next;
        rht->next = lft;
        return reverse(rht, tmp);
    }
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if(head == nullptr)
        {
            return head;
        }
        return reverse(nullptr, head);
    }
};
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