【代码随想录｜刷题记录Day3】203.移除链表元素、707.设计链表、206.反转链表

Macondo_z
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题目列表

  203.移除链表元素

  707.设计链表

  206.反转链表

链表基础

什么是链表？（内容引用代码随想录）

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）。

链表的入口节点称为链表的头节点也就是head。

链表图示：

截屏2023-03-17 15.22.17.png

链表的类型

  • 单链表：指针域只能指向节点的下一个节点。
  • 双链表：每一个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。（图示如下）

截屏2023-03-17 15.26.25.png

  • 循环链表：链表首尾相连。循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。
截屏2023-03-17 15.30.18.png

链表的存储方式

1.与数组在内存中连续分布的特点不同，链表在内存中不是连续分布的；

2.链表是通过指针域的指针链接内存中各个节点；

3.链表中的节点在内存中不是连续分布的，而是散乱分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。

链表的定义

要掌握如何用不同语言手写链表。

C/C++版本：

// 单链表
struct ListNode {
    int val;  // 节点上存储的元素
    ListNode *next;  // 指向下一个节点的指针
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  // 节点的构造函数
};

Java版本：

public class ListNode {
    // 节点的值
    int val;

    // 下一个节点
    ListNode next;

    // 节点的构造函数(无参)
    public ListNode() {
    }

    // 节点的构造函数(有一个参数)
    public ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }

    // 节点的构造函数(有两个参数)
    public ListNode(int val, ListNode next) {
        this.val = val;
        this.next = next;
    } 
}

如果不定义构造函数使用默认构造函数的话，在初始化的时候就不能直接给变量赋值。

链表的操作

1.删除节点

删除D节点，如图所示：

截屏2023-03-17 15.41.01.png

2.添加节点

如图所示：

截屏2023-03-17 15.43.02.png

注意

  • 链表单个节点的增添和删除都是 O(1) 操作，也不会影响到其他节点；
  • 要是删除某个特定位置的节点，就需要从头节点开始通过next指针找到该节点进行删除，时间复杂度是 O(n) 。

解题过程

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 。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        while (head != null && head.val == val) {
            head = head.next;
        }
        //考虑basecase,head直接为null的情况
        if (head == null) {
            return head;
        }
        ListNode start = head;
        while (start.next != null) {
            if (start.next.val == val) {
                start.next = start.next.next;
            } else {
                start = start.next;
            }
        }
        return head;
    }
}

注意

  • 考虑 head == null 的情况。

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。
class MyLinkedList {
    //单链表规模
    int size;
    //单链表头节点
    ListNode head;

    public MyLinkedList() {
        //直接赋值
        size = 0;
        //初始化为0
        head = new ListNode(0);
    }
    
    public int get(int index) {
        //边界条件
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        ListNode cur = head;
        while (index-- >= 0) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur.val;
    }
    
    public void addAtHead(int val) {
        //直接调用下面的函数
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {
        //将值为val的节点放在链表第size位置
        addAtIndex(size, val);
    }
    
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        //边界条件判断
        if (index < 0 || index > size) {
            return;
        }
        size++;
        //定义新节点
        ListNode newNode = new ListNode(val);
        //定义当前节点
        ListNode cur = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        newNode.next = cur.next;
        cur.next = newNode;
    }
    
    public void deleteAtIndex(int index) {
        //边界条件判断
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        size--;
        //定义当前节点
        ListNode cur = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        cur.next = cur.next.next;
    }

    class ListNode {
        //节点值
        int val;

        //下一个节点
        ListNode next;

        //节点的构造函数（有一个参数）
        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
}

/**
 * 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);
 */

注意

  • 边界条件的判断。

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。

思路： 直接修改节点的next指针的指向。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        //边界条件
        if (head == null) {
            return head;
        }
        //当前节点
        ListNode first = head;
        ListNode second = null;
        while (first != null) {
            ListNode cur = first.next;
            first.next = second;
            second = first;
            first = cur;
        }
        return second;
    }
}

注意

  • while 循环内反转指针指向的具体步骤要掌握。

总结

今天没有做拓展题，等之后二刷再看吧，不然每天花太多时间刷题了。

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