链表理论基础
关于链表的基本实现算法可以参考：算法入门之链表简介
关于链表的场景与性能分析可以参考：已经有数组了，为什么还要有链表
要掌握定义节点类和链表类的方法
public class ListNode {
// 结点的值
int val;
// 下一个结点
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;
}
}
移除链表元素
链表相关的问题要熟练掌握虚拟头节点的方法，使用虚拟头节点dummy head可以统一头节点和中间节点的删除规则，使代码更简洁
return时返回的是dummy head -> next,因为原来的head有可能已经被删掉了
要注意操作的指针是否为空，否则会抛出空指针异常
要想清楚pre和cur的含义
/**
* 添加虚节点方式
* 时间复杂度 O(n)
* 空间复杂度 O(1)
* @param head
* @param val
* @return
*/
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
if (head == null) {
return head;
}
// 因为删除可能涉及到头节点，所以设置dummy节点，统一操作
ListNode dummy = new ListNode(-1, head);
ListNode pre = dummy;
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.val == val) {
pre.next = cur.next;
} else {
pre = cur;
}
cur = cur.next;
}
return dummy.next;
}
/**
* 不添加虚拟节点方式
* 时间复杂度 O(n)
* 空间复杂度 O(1)
* @param head
* @param val
* @return
*/
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
while (head != null && head.val == val) {
head = head.next;
}
// 已经为null，提前退出
if (head == null) {
return head;
}
// 已确定当前head.val != val
ListNode pre = head;
ListNode cur = head.next;
while (cur != null) {
if (cur.val == val) {
pre.next = cur.next;
} else {
pre = cur;
}
cur = cur.next;
}
return head;
}
/**
* 不添加虚拟节点and pre Node方式
* 时间复杂度 O(n)
* 空间复杂度 O(1)
* @param head
* @param val
* @return
*/
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
while(head!=null && head.val==val){
head = head.next;
}
ListNode curr = head;
while(curr!=null){
while(curr.next!=null && curr.next.val == val){
curr.next = curr.next.next;
}
curr = curr.next;
}
return head;
}
设计链表
注意函数的返回类型，当返回类型void时，return即可，无需后面的内容
注意get和addAtIndex对cur指针的指向有所不同，get时，cur需要指向你要读取的节点已返回数值，而在addAtIndex中为了增删方便，cur指向的是前一节点
cur应该定义在方法里而不是类中，不然每次使用都要复位
这道题综合了对链表的各类基础操作，值得认真思考
需要注意的是，对于index合法性判断其实在不同的函数中会有所区别。
在addAtIndex方法中，如果index等于链表的长度size，那么应该允许插入，因为这相当于在链表的末尾添加一个新的节点。所以，你应该允许index的值在0到size之间，而不仅仅是0到size-1之间。你可以将addAtIndex方法中的条件改为if(index < 0 || index > size)。
在deleteAtIndex方法中，如果index等于链表的长度size，那么应该返回，因为没有可以删除的节点。所以，你应该允许index的值在0到size-1之间。你可以将deleteAtIndex方法中的条件改为if(index < 0 || index >= size)。
//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;
//虚拟头结点
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，注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
public int get(int index) {
//如果index非法，返回-1
if (index < 0 || index >= size) {
return -1;
}
ListNode currentNode = 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++) {
currentNode = currentNode.next;
}
return currentNode.val;
}
//在链表最前面插入一个节点，等价于在第0个元素前添加
public void addAtHead(int val) {
addAtIndex(0, val);
}
//在链表的最后插入一个节点，等价于在(末尾+1)个元素前添加
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为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，则说明是新插入的节点为链表的尾结点
// 如果 index 大于链表的长度，则返回空
public void addAtIndex(int index, int val) {
if (index > size) {
return;
}
if (index < 0) {
index = 0;
}
size++;
//找到要插入节点的前驱
ListNode pred = head;
for (int i = 0; i < index; i++) {
pred = pred.next;
}
ListNode toAdd = new ListNode(val);
toAdd.next = pred.next;
pred.next = toAdd;
}
//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;
}
ListNode pred = head;
for (int i = 0; i < index ; i++) {
pred = pred.next;
}
pred.next = pred.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;
//记录链表的虚拟头结点和尾结点
ListNode head,tail;
public MyLinkedList() {
//初始化操作
this.size = 0;
this.head = new ListNode(0);
this.tail = new ListNode(0);
//这一步非常关键，否则在加入头结点的操作中会出现null.next的错误！！！
head.next=tail;
tail.prev=head;
}
public int get(int index) {
//判断index是否有效
if(index<0 || index>=size){
return -1;
}
ListNode cur = this.head;
//判断是哪一边遍历时间更短
if(index >= size / 2){
//tail开始
cur = tail;
for(int i=0; i< size-index; i++){
cur = cur.prev;
}
}else{
for(int i=0; i<= index; i++){
cur = cur.next;
}
}
return cur.val;
}
public void addAtHead(int val) {
//等价于在第0个元素前添加
addAtIndex(0,val);
}
public void addAtTail(int val) {
//等价于在最后一个元素(null)前添加
addAtIndex(size,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
ListNode pre = this.head;
for(int i=0; i<index; i++){
pre = pre.next;
}
//新建结点
ListNode newNode = new ListNode(val);
newNode.next = pre.next;
pre.next.prev = newNode;
newNode.prev = pre;
pre.next = newNode;
}
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 pre = this.head;
for(int i=0; i<index; i++){
pre = pre.next;
}
pre.next.next.prev = pre;
pre.next = pre.next.next;
}
}
反转链表
考虑双指针和递归两种实现方法，重点在双指针，在理清双指针的写法后可以通过同样的思路转为递归
这里在移动两个指针的时候为了不丢失需要的地址，使用了临时指针temp辅助两个指针的移动，同时要注意交换的顺序
需要注意的是递归函数的返回类型，以及调用递归函数的函数的返回类型
java的循环判断条件里，while的括号中应该是Boolean，和C++的0不太一样
// 双指针
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode prev = null;
ListNode cur = head;
ListNode temp = null;
while (cur != null) {
temp = cur.next;// 保存下一个节点
cur.next = prev;
prev = cur;
cur = temp;
}
return prev;
}
}
// 递归
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
return reverse(null, head);
}
private ListNode reverse(ListNode prev, ListNode cur) {
if (cur == null) {
return prev;
}
ListNode temp = null;
temp = cur.next;// 先保存下一个节点
cur.next = prev;// 反转
// 更新prev、cur位置
// prev = cur;
// cur = temp;
return reverse(cur, temp);
}
}
碎碎念
在写链表的题目的时候，花的时间多了很多，内容也多了很多，自己对语法的掌握就不熟练，导致理解代码的效率比较低，但这本就是一个过程，不必去焦虑，在长时间的练习后自然就熟能生巧了。双指针是一个很常用的技巧，但同时也要注意不同函数中指针的指向和所代表的含义。对于递归的写法照葫芦画瓢写了，但并没有掌握递归，需要在多看看。
