设计链表

题目

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。
• deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

解题思路

解决这道题要把握住链表的特点。
先需要建一个节点类；
为了方便操作，设置一个虚拟的头节点。

// 单链表
class ListNode{
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(){}
    ListNode(int val){
        this.val = val;
    }
}
class MyLinkedList {
    // size存储链表元素的个数
    int size;
    // 虚拟头节点
    ListNode head;

    // 初始化链表
    public MyLinkedList() {
        size = 0;
        head = new ListNode(0);
    }

    // 获取第index个节点的数值，index是从0开始的，第0个节点就是头节点
    public int get(int index) {
        // 如果Index非法，返回-1
        if (index < 0 || index >= size){
            return -1;
        }
        ListNode curNode = head;
        // 包含一个虚拟头节点，所以查找第index+1个节点
        for (int i = 0; i <= index ; i++) {
            curNode = curNode.next;
        }
        return curNode.val;
    }

    //
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0,val);
    }

    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size,val);
    }

    // 在第 index 个节点之前插入一个新节点，例如index是0，那么新插入的节点为链表的新头节点
    // 如果index等于链表的长度，则说明新插入的节点为链表的尾节点
    // 如果index大于链表的长度，则返回空值
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size){
            return;
        }
        if (index < 0){
            index = 0;
        }
        size ++; // 插入节点，链表的元素+1
        // 找到要插入节点的前驱节点
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        ListNode AddNode = new ListNode(val);
        AddNode.next = pred.next;
        pred.next = AddNode;
    }

    // 删除第index个节点
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size){
            return;
        }
        size --;
        if (index == 0){
            head = head.next;
            return;
        }
        // 找到待删除节点的前驱节点
        ListNode pre = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pre = pre.next;
        }
        pre.next = pre.next.next;
    }
}

// 双链表
class ListNode{
    int val;
    ListNode next,prev;
    ListNode(){};
    ListNode(int val){
        this.val = val;
    }
}

class MyLinkedList {

    // 记录链表中元素的数量
    int size;
    // 记录链表的虚拟头节点和虚拟尾节点
    ListNode head,tail;

    // 初始化
    public MyLinkedList(){
        this.size = 0;
        head = new ListNode(0);
        tail = new ListNode(0);
        head.next = tail;
        tail.prev = head;
    }

    // 查找元素数值
    public int get(int index){
        // 判断index是否有效
        if (index < 0 || index >= size){
            return -1 ;
        }
        ListNode curNode = new ListNode();
        // 判断从哪一边遍历距离更短
        if (index >= size / 2){
            // tail开始
            curNode = tail;
            for (int i = 0; i < size - index; i++) {
                curNode = curNode.prev;
            }
        }else {
            for (int i = 0; i <= index ; i++) {
                curNode = curNode.next;
            }
        }
        return curNode.val;
    }

    public void addAtIndex(int index,int val){
        // index大于链表长度
        if (index > size){
            return;
        }
        // index小于0
        if (index < 0){
            index = 0;
        }
        size ++;
        // 找到前驱节点
        ListNode preNode =  this.head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            preNode = preNode.next;
        }
        ListNode listNode = new ListNode(val);
        listNode.next = preNode.next;
        preNode.next.prev = listNode;
        listNode.prev = preNode;
        preNode.next = listNode;
    }

    // 删除节点
    public void deleteAtIndex(int index){
        // 判断索引是否有效
        if (index < 0 || index >= size){
            return;
        }
        // 删除操作
        size --;
        ListNode preNode = this.head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            preNode = preNode.next;
        }
        preNode.next.next.prev = preNode;
        preNode.next = preNode.next.next;
    }

    public void addAtHead(int val){
        addAtIndex(0,val);
    }

    public void addAtTail(int val){
        addAtIndex(size,val);
    }
}