前言

今天我们到了链表的部分刷题，今天是三道经典题目：移除链表元素和设计链表和反转链表。移除链表元素， 206. 反转链表， 707. 设计链表

移除链表元素

题意：删除链表中等于给定值 val 的所有节点。

示例 1：输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6 输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：输入：head = [], val = 1 输出：[]

示例 3：输入：head = [7,7,7,7], val = 7 输出：[]

这道题目容易出现的问题在于边界条件，当链表元素为0和1的时候需要单独讨论。当然如果你讨厌讨论，也可以使用哨兵节点(虚拟头节点）。

首先添加一个哨兵节点，将哨兵节点链接到原来的头节点位置，设置两个指针，cur代表当前指针，pre代表cur前面的指针。 cur指针不断向前移动遍历整个链表，直到遇到要移除的值相关指针了，pre.next=cur.next。

我写了详细的代码加上注释来解释这个问题：

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        //移除链表元素
        //首先添加一个哨兵节点
        ListNode headNode=new ListNode(-1);
        //将哨兵节点连接到第一个节点。
        headNode.next=head;
        //遍历所有的节点，因为删除一个节点需要这个节点的前一个节点，所以我们记录两个节点\
        ListNode pre=headNode;
         ListNode cur=headNode.next;

        while(cur!=null){
            //对链表进行遍历
            if(cur.val==val){
                pre.next=cur.next;
                //将当前节点删除
            
            }else{
                pre=cur;
                //将cur的值赋给pre节点
            }
            
            cur=cur.next;
            //无论怎么样cur节点都会走向下一个

            
        }
        return headNode.next;

    }
}

时间复杂度O(N),空间复杂度O(1)。

设计链表

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。

这道题目很基础但是又很难写对，很考验对于链表基础思想的理解。

首先我们需要先定义节点类：节点类由四个元素组成，val值和next指针，以及有参和无参构造方法。其代码如下

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(){}
    ListNode(int val) {
        this.val=val;
    }
}

下面针对具体方法，我们还是需要设计一个虚拟头节点，来避免分类讨论的情况。

首先是链表的定义：int size存储链表的元素个数，head 这是来我们的虚拟头节点。 MyLinkedList()这个方法进行初始化，元素设置为0，head虚拟头节点的创建。

第一个实现的方法是get方法，首先判断index是否不合法(index<0或者index>size),如果没有问题进行遍历，返回index索引元素的val。

第二个实现的方法是addIndex方法，首先还是判断index是否合法，合法后size++，遍历链表找到要插入节点的前驱节点，进行插入。

第三个和第四个方法是addFirst和addLast是index=0和index=size位置的addIndex的实现。

最后一个方法是deleteAtIndex，找到要删除元素的index的前面一个元素位置对其进行删除。

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;
    }
}

其运行结果如图所示：

反转链表

题意：反转一个单链表。

示例: 输入: 1->2->3->4->5->NULL 输出: 5->4->3->2->1->NULL

这道题目有两个解法，迭代法和递归的方法，我们都来实现一下。

首先迭代的方法实现：定义两个指针，一个cur在前面，一个ore在后面，前面的指针用来遍历数据，后面指针用来改变链表方向，为了保存cur的下一个指针地址，我们使用tmp来进行暂时存储。

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        //首先使用基础的头插法来解决
        ListNode pre =null;
        ListNode cur=head;
        ListNode tmp=null;
        while(cur!=null){
            tmp=cur.next;
            //将curnext进行备份
            cur.next=pre;

            //接下来数据存储
            pre=cur;
            cur=tmp;
            

        }
        return pre;

        //接着使用递归方法来解决

    }
}

结果如下所示：

递归方法实现情况如下：将迭代代码换成了递归函数来实现。

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);
}

}

链表-移除链表元素-设计链表和反转链表

前言

移除链表元素

设计链表

反转链表