- 链表理论基础 - 203.移除链表元素、707.设计链表、206.反转链表 > 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。 ### 链表基本知识 **什么是链表？** - 链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是**数据域**一个是**指针域**（存放指向下一个节点的指针），**最后一个节点**的**指针域指向null**（**空指针**的意思）。 - 链接的**入口节点**称为链表的**头结点**也就是**head**。 **链表特点？** 0. NodeList是一中类数组对象，用于保存一组有序的节点 0. 可以通过方括号来访问NodeList的值，他有item()方法与length属性。 0. 他并不是Array的实列，没有数组对象的方法。 **为什么会用到链表？** 数组不总是最佳的数据结构，因为，在很多编程语言中，数组的长度都是固定的，如果数组已被数据填满，再要加入新的元素是非常困难的。而且，对于数组的删除和添加操作，通常需要将数组中的其他元素向前或者向后平移，这些操作也是十分繁琐的。然而，JS中数组却不存在上述问题，主要是因为他们被实现了成了对象，但是与其他语言相比（比如C或Java），那么它的效率会低很多。 * * * ### 203.移除链表元素题目链接： **思路：** - 首先要判断头结点是不是空的，如果是空的，编译就会报错。同时头结点指向的下一个节点也不能为空。 `while(head != null)` - ⭐️想要删除target，那么就要对它的上一个节点（current）做一些操作 - 原链表中，current的next➡️target，但是现在要删除target，那么只需要将current.next ➡️target.next 。就相当于：current.next➡️current.next.next > 如果想要删除的节点刚好是头结点，头结点找不到其上一个节点进行操作，应该怎么办？需要单独写一段逻辑来处理移除头结点的情况。这里就涉及如下链表操作的两种方式： #### 原链表操作直接使用原来的链表来进行删除操作。 - 使用原来的链表来进行移除。 - 其实只要将头结点向后移动一位就可以，这样就从链表中移除了一个头结点。 - 要记得将原来的头结点从内存中删除。 #### 虚拟头结点设置一个虚拟头结点在进行删除操作。 JavaScript中可以使用：`const ret = new ListNode(0, head);` 设置一个虚拟头结点，这样原链表的所有节点就都可以按照统一的方式进行移除了。最后呢在题目中，return 头结点的时候，别忘了 `return dummyNode->next;`，这才是新的头结点 ```js // 设置一个虚拟头结点来解决 var removeElements = function(head, val) { const ret = new ListNode(0, head); // 虚拟头结点 let current = ret; while(current.next) { // 当下一个节点存在的时候 if(current.next.val == val) { current.next = current.next.next; continue; } current = current.next; } return ret.next; // return current.next }; ``` > 问：当链表为[7, 7, 7, 7]，val=7时，该怎么考虑？ > > 答：（当程序运行到continue; 语句时，会终止当前的这一次循环，进入到下一次循环中。）注意代码中第八行中的`continue;` 就是以防cur.next.next.val的值仍然为val的情况，所以还需要检查一遍。有个问题昂，为什么这里一定要返回 ret.next 呢？![1.png](https://p6-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/0a299f60dc934d808556924411f28808~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 答：ret是创建出来的虚拟头结点，直接返回 ret.next 就能打印整条链表。但是现在需要对链表进行操作，所以必须设置一个current，用current = ret，从头开始对一个个节点进行检查和操作。创建虚拟头结点的目的是为了方便对头结点进行操作不用虚拟头结点也可以但是就需要对头结点进行特殊处理了 * * * ### 707.设计链表题目链接： > **操作链表注意点：** > > 在遍历链表的时候，要定义一个指针（定义临时指针 cur = dummyHead）来遍历，而不是直接操作。因为操作完链表之后，要返回头结点。如果上来就操作头结点，那么头结点的值都改变了。看到题目时，首先让我懵的就是这一块，属实是基础不够扎实了。 ![1.png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/7f64e4253ca54ee2b307fb4198fb39ab~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 使用*函数表达式*创建了函数，类名建议首字母大写，结合后面的`var obj = new MyLinkedList()`，知道了MyLinkedList是一个类，obj就是这个类的实例。 > **补充知识点：** > > - 首先JS连class关键字都没有，怎么办呢？用函数代替，JS中最不缺的就是函数，函数不仅能够执行普通功能，还能当class使用。 > - 当做类用的函数本身也是一个函数，而且他就是默认的构造函数。 > - constructor() 方法是类的构造函数(默认方法)，用于传递参数,返回实例对象，通过 new 命令生成对象实例时，自动调用该方法。如果没有显示定义, 类内部会自动给我们创建一个constructor() 但是这个类没有构造函数，而且看题目，本身也没有用作构造函数。 #### 做题思路我们设计链表包含两个类，一个是 LinkNode 类用来表示节点，另一个事 MyLinkedList 类提供插入节点、删除节点等一些操作。 **在链表类中实现这些功能：** 1. get(index)：获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。 1. addAtHead(val)：在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。 1. addAtTail(val)：将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。 1. addAtIndex(index,val)：在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val 的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。如果index小于0，则在头部插入节点。 1. deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点 **控制台中的输入输出是什么意思** ![3.png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/b0640259c8d943b881ba56edf7a19118~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) ``` 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] ``` 由于get函数才会返回值，所以输出中，这个数组中的2和3是返回的链表节点的值。其他的null都是依次对应了"MyLinkedList","addAtHead","addAtTail","addAtIndex"，"deleteAtIndex"这些方法的操作，且没有值返回。 #### Carl老师的解法解读：原文链接：[代码随想录 (programmercarl.com)](https://programmercarl.com/0707.%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E9%93%BE%E8%A1%A8.html#%E5%85%B6%E4%BB%96%E8%AF%AD%E8%A8%80%E7%89%88%E6%9C%AC) 创建实例对象linkedList时，需要知道链表长度，有没有首尾。所以，MyLinkedList 类中要有这三个属性。 `getNode`方法中，首先考虑索引的有效性。之后，需要创建虚拟头结点。 - 注意：`index >= this._size` - 注意：`index-- >= 0` ```js class LinkNode { constructor(val, next) { this.val = val; this.next = next; } } // 单链表储存头尾节点和节点数量 var MyLinkedList = function() { this._size = 0; this._tail = null; this._head = null; }; MyLinkedList.prototype.getNode = function(index) { if(index < 0 || index >= this._size) return null; // 创建虚拟头节点 let cur = new LinkNode(0, this._head); // 0 -> head while(index-- >= 0) { cur = cur.next; } return cur; }; ``` ##### get 用到了上面定义的getNode方法，这个方法可以获取到索引为index的节点。 - 注意：返回的是`this.getNode(index).val`，而不是getNode(index).val ```js MyLinkedList.prototype.get = function(index) { if(index < 0 || index >= this._size) return -1; // 获取当前节点 return this.getNode(index).val; }; ``` ##### addAtHead和 addAtTail 在插入头结点时，就显示了使用虚拟头结点带来的便利了。因为在头部有一个虚拟节点，只需要在这两个节点之前插入一个节点，就能完成 addAtHead 的操作。 ![day3.jpg](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/a7fc7cfb578c4451aa69c65f692541b5~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 在定义新的node时，默认node下一个指向是null **注意点：** 首先需要将新的节点指向头结点，然后再让虚拟节点指向新的节点 ```js MyLinkedList.prototype.addAtHead = function(val) { // 创建新节点，值为val，指针指向了头部 const node = new LinkNode(val, this._head); // this._head指针始终要指向头结点所以头结点变更后它也需要变更指向的位置 this._head = node; this._size++; // 链表长度发生变化 if(!this._tail) { this._tail = node; } }; MyLinkedList.prototype.addAtTail = function(val) { const node = new LinkNode(val, null); this._size++; if(this._tail) { this._tail.next = node; this._tail = node; return; } this._tail = node; this._head = node; }; ``` 尾部插入时，当前遍历节点current一定要指向尾部节点（也就是说，current.next != null时就要一直遍历下去），然后next指向new Node ##### addAtIndex 一定要保证第n个节点是current.next 而不是current ```js MyLinkedList.prototype.addAtIndex = function(index, val) { if(index > this._size) return; if(index <= 0) { this.addAtHead(val); return; } if(index === this._size) { this.addAtTail(val); return; } // 获取目标节点的上一个的节点 const node = this.getNode(index - 1); node.next = new LinkNode(val, node.next); this._size++; }; ``` ##### deleteAtIndex ```js MyLinkedList.prototype.deleteAtIndex = function(index) { if(index < 0 || index >= this._size) return; if(index === 0) { this._head = this._head.next; // 如果删除的这个节点同时是尾节点，要处理尾节点 if(index === this._size - 1){ this._tail = this._head } this._size--; return; } // 获取目标节点的上一个的节点 const node = this.getNode(index - 1); node.next = node.next.next; // 处理尾节点 if(index === this._size - 1) { this._tail = node; } this._size--; }; ``` #### 力扣中别人的解法原文链接： ```js // MyLinkedList类,提供了对链表进行操作的方法 var MyLinkedList = function() { this.size = 0; this.head = new LinkNode(0); // 虚拟头结点 }; // 再定义一个LinkNode类，包含两个属性： val 用来保存节点上的数据，next 用来保存指向下一个节点的链接 function LinkNode(val, next) { this.val = (val === undefined ? 0 : val) this.next = (next === undefined ? null : next) } ``` ##### get 首先要考虑 index 是否存在不合理的情况：index < 0 或者 index > 链表长度 ```js MyLinkedList.prototype.get = function(index) { // 判断索引是否有效 if (index < 0 || index >= this.size) { return -1; } let cur = this.head; // 定义临时指针 for (let i = 0; i <= index; i++) { cur = cur.next; } return cur.val; }; ``` ##### addAtIndex 实现 addAtHead(val) 和 addAtTail(val) 时，可以借助 addAtIndex(index, val) 来实现。所以先优先写出addAtIndex(index, val)。 ```js MyLinkedList.prototype.addAtIndex = function(index, val) { if (index > this.size) { return; } index = Math.max(0, index); this.size++; let pred = this.head; for (let i = 0; i < index; i++) { pred = pred.next; } let toAdd = new LinkNode(val); toAdd.next = pred.next; pred.next = toAdd; }; ``` ##### addAtHead和 addAtTail ```js MyLinkedList.prototype.addAtHead = function(val) { this.addAtIndex(0, val); }; MyLinkedList.prototype.addAtTail = function(val) { this.addAtIndex(this.size, val); }; ``` ##### deleteAtIndex ```js MyLinkedList.prototype.deleteAtIndex = function(index) { if (index < 0 || index >= this.size) { return; } this.size--; let pred = this.head; for (let i = 0; i < index; i++) { pred = pred.next; } pred.next = pred.next.next; }; ``` * * * ### 206.反转链表题目链接：可以用双指针解法、递归解法 #### 双指针写法定义两个指针，一个cur，一个pre。让cur指向head。当cur指向null的时候，遍历就结束了 1. while(cur) { 1. temp = cur.next // 首先要把 cur.next 节点用tmp指针保存一下，也就是保存一下这个节点 1. cur.next = pre // 要改变 cur.next 的指向了，将cur.next 指向pre 1. pre = cur // pre 向前移动一格 1. cur = temp } 1. return pre 这个就是新链表的头结点了 ```js var reverseList = function(head) { if(!head || !head.next) return head; let temp = null, pre = null, cur = head; while(cur) { temp = cur.next; // // 先保存当前节点的指针next cur.next = pre; pre = cur; cur = temp; } // temp = cur = null; return pre; }; ``` > 总结：代码中怎么链表是否为空，该怎么写？是 if(head.next = null) return null; ？ > > 不不不，应该是`if(!head || !head.next) return head;`。如果链表为空，那么head就是null，那么`!head`就是True了，就能对空指针进行后续操作了 #### 递归写法递归的终止条件为链表没元素或者只有一个元素。 ```js var reverse = function(pre, head) { if(!head) return pre; const temp = head.next; head.next = pre; pre = head return reverse(pre, temp); } var reverseList = function(head) { return reverse(null, head); }; // 递归2 var reverse = function(head) { if(!head || !head.next) return head; // 从后往前翻 const pre = reverse(head.next); head.next = pre.next; pre.next = head; return head; } var reverseList = function(head) { let cur = head; while(cur && cur.next) { cur = cur.next; } reverse(head); return cur; }; ``` * * * ### 参考文章 0. [算法之链表（leetCode） - 掘金 (juejin.cn)](https://juejin.cn/post/7069786813920968711) 0. [javascript 中的nodeList理解_果果B的博客-CSDN博客](https://blog.csdn.net/weixin_43099288/article/details/82224626) 0. [javascript链表_木可生森的博客-CSDN博客](https://blog.csdn.net/weixin_46224014/article/details/121178538) 0. [JS中的算法与数据结构——链表(Linked-list) - 掘金 (juejin.cn)](https://juejin.cn/post/6844903498362912775) 0. [JS中的类很难吗？ - 掘金 (juejin.cn)](https://juejin.cn/post/6844903560086306829) 0. [JavaScript class和function的区别 - 掘金 (juejin.cn)](https://juejin.cn/post/7028115551184502820) 0. [JS中的面向对象：prototype、_ _proto__与constructor · 前端进阶 (dennisgo.cn)](http://www.dennisgo.cn/Articles/JavaScript/myPrototype.html)