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设计链表

题目描述

设计链表的实现。您可以选择使用单链表或双链表。单链表中的节点应该具有两个属性: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。如果要使用双向链表，则还需要一个属性prev以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点都是0-index的。
在链表类中实现这些功能：

get(index)：获取链表中第index个节点的值。如果索引无效，则返回-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。
addAtTail(val):将值为val的节点追加到链表的最后一个元素。
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端。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。
deleteAtIndex(index):如果索引index有效，则删除链表中的第index个节点。
示例：

MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();
linkedList.addAtHead(1);
linkedList.addAtTail(3);
linkedList.addAtIndex(1,2);   //链表变为1-> 2-> 3
linkedList.get(1);            //返回2
linkedList.deleteAtIndex(1);  //现在链表是1-> 3
linkedList.get(1);            //返回3

解析

我们先来学习一些单链表和双链表的一些知识！
单链表：节点只有一个指针域的链表称为单链表或线性链表。
双链表：有两个指针域的链表，称为双链表。
头指针是指向链表中第一个结点的指针。
首元结点是指链表中存储第一个数据元素的结点。
头结点是在链表的首元结点之前附设的一个结点；数据域内只放空表标志和表长等信息。
这里以单链表为例，对单链表的两个建表操作进行解析说明：

单链表的建立

头插法建表

从一个空表开始，重复读入数据，生成新结点，将读入数据存放在新结点的数据域中，然后将新结点插入到当前链表的表头上，直到读入结束标志为止。
算法步骤如下：

将头指针置为null

生成一个新结点s

将结点的值写入数据域

将head的值写入结点的指针域

将新结点的地址S赋给head
重复进行2-5步，即可建立单链表
代码如下：

LinkList CreatListF(void)
{//返回单链表的头指针
     DataType ch;
     LinkList head; //头指针
     ListNode *s;  //工作指针
     head->next=NULL;  //链表开始为空
     printf("请输入链表各结点的数据(字符型):\n");
     while((ch=getchar())!='\n')
     {
	        s=(ListNode *)malloc(sizeof(ListNode ));
	        s->data=ch;
	        s->next=head->next;
	        head->next=s;
      }
     return head;
}

尾插法建表

先建立一个头结点，使头指针指向头结点，产生一个带头结点的空表。从这一空表开始，重复读入数据，生成新结点，将读入数据存放在新结点的数据域中，然后将新结点插入到当前链表的表尾上，直到读入结束标志为止。算法步骤如下：

建立一个头结点，将头指针和指向尾结点的指针指向头结点

生成一个新结点S,并向结点的数据域写数据

将新结点插入表尾

使尾指针指向新表尾
重复2-4步，建立链表，但是此时尾结点的指针域没有写数据

将尾结点的指针域写入null。这样，即可建立单链表代码如下

尾插法建立带头结点的单链表算法的实现 
LinkList CreatListRH(void)
{//用尾插法建立带头结点的单链表
    DataType ch;
    LinkList head;
    ListNode *s,*r;//工作指针
    head=(ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
    Head->next=NULL;
    r=head;//尾指针初值也指向头结点
    printf("请输入链表各结点的数据(字符型):\n");
    while((ch=getchar())!='\n'){
	        s=(ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	        s->data=ch;
	        r->next=s;//将新结点插到链表尾
	        r=s;//尾指针指向新表尾
     }
    r->next=NULL;
     return head;
}

我们借助单链表的算法逻辑，用双链表的思想来解决这道算法题

代码

class MyLinkedList {
    class ListNode{
        //结点定义
        int val;
        ListNode next,prev;
        ListNode(int x){
            val=x;
        }
    }
    int size;//定义链表长度
    ListNode head,tail;//头结点，尾结点
    public MyLinkedList() {
        size=0;
        head=new ListNode(0);
        tail=new ListNode(0);
        head.next=tail;
        tail.prev=head; 
    }
    public int get(int index) {
        if(index<0||index>=size){
            return -1;
        }
        ListNode cur=head;
        for(int i=0;i<=index;i++){
            cur=cur.next;
        }
        return cur.val;
    }
    public void addAtHead(int val) {
        ListNode cur=head;
        ListNode newNode=new ListNode(val);
        newNode.next=cur.next;
        cur.next.prev=newNode;
        cur.next=newNode;
        newNode.prev=cur;
        size++;
    }
    public void addAtTail(int val) {
        ListNode cur=tail;
        ListNode newNode=new ListNode(val);
        newNode.next=tail;
        newNode.prev=cur.prev;
        cur.prev.next=newNode;
        cur.prev=newNode;
        size++;
    }
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index>size){
            return;
        }
        if(index<0){
            index=0;
        }
        ListNode cur=head;
        for(int i=0;i<index;i++){
            cur=cur.next;
        }
        ListNode newNode=new ListNode(val);
        newNode.next=cur.next;
        cur.next.prev=newNode;
        newNode.prev=cur;
        cur.next=newNode;
        size++;
    }
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if(index<0||index>=size){
            return;
        }
        ListNode cur=head;
        for(int i=0;i<index;i++){
            cur=cur.next;
        }
        cur.next.next.prev=cur;
        cur.next=cur.next.next;
        size--;
    }
}

【力扣】设计链表

设计链表

题目描述

解析

单链表的建立

头插法建表

尾插法建表

代码