算法训练1-day3

今天的三道题是链表

1. 203. 移除链表元素

构造一个虚拟头结点会容易很多

AC代码：

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode dummyHead = ListNode(-1);
        dummyHead.next = head;
        ListNode* prev = &dummyHead;
        ListNode* curr = head;
        while (curr != nullptr) {
            if (curr->val == val) {
                prev->next = curr->next;
            }
            else{
                prev = curr;
            }
            curr = curr->next;
        }
        return dummyHead.next;
    }
};

//不使用虚拟头结点的方法
class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        // 删除头结点
        while (head != NULL && head->val == val) { // 注意这里不是if
            ListNode* tmp = head;
            head = head->next;
            delete tmp;
        }

        // 删除非头结点
        ListNode* cur = head;
        while (cur != NULL && cur->next!= NULL) {
            if (cur->next->val == val) {
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }
        return head;
    }
};

//使用虚拟头结点的方法
class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
        dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head，这样方便后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while (cur->next != NULL) {
            if(cur->next->val == val) {
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }
        head = dummyHead->next;
        delete dummyHead;
        return head;
    }
};

2. 707. 设计链表

next和prev需要一个为shared_ptr一个为weak_ptr防止循环引用，另外注意在断开连接时要将设计为shared_ptr的指针置空；按照要求，addAtIndex和deleteAtIndex对index越界的判定有一点点不同

AC代码：

class LinkedListNode {
public:
    int val;
    shared_ptr<LinkedListNode> ;
    weak_ptr<LinkedListNode> prev;

    LinkedListNode() = default;
    LinkedListNode(int val) : val(val), next(nullptr) {}
};

class MyLinkedList {
public:
    MyLinkedList() {
        dummyHead = make_shared<LinkedListNode>();
        dummyTail = make_shared<LinkedListNode>();
        dummyHead->next = dummyTail;
        dummyTail->prev = dummyHead;
        len = 0;
    }

    int get(int index) {
        if (empty())
            return -1;
        if (index < 0 || index >= len)
            return -1;
        auto curr = dummyHead->next;
        for (int i = 0; i < index; ++i) {
            curr = curr->next;
        }
        return curr->val;
    }

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

    void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(len, val);
    }

    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index < 0 || index > len)
            return;
        auto prev = dummyHead;
        auto curr = dummyHead->next;
        for (int i = 0; i < index; ++i) {
            prev = curr;
            curr = curr->next;
        }
        auto node = make_shared<LinkedListNode>(val);
        node->next = curr;
        node->prev = prev;
        prev->next = node;
        curr->prev = node;

        len++;
    }

    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= len)
            return;
        auto prev = dummyHead;
        auto curr = dummyHead->next;
        for (int i = 0; i < index; ++i) {
            prev = curr;
            curr = curr->next;
        }
        prev->next = curr->next;
        curr->next->prev = prev;
        // 注意将next置空
        curr->next = nullptr;
        len--;
    }

    bool empty() { return dummyHead->next == dummyTail; }
    size_t size() const { return len; }

private:
    size_t len;
    shared_ptr<LinkedListNode> dummyHead;
    shared_ptr<LinkedListNode> dummyTail;
};


class MyLinkedList {
public:
    // 定义链表节点结构体
    struct LinkedNode {
        int val;
        LinkedNode* next;
        LinkedNode(int val):val(val), next(nullptr){}
    };

    // 初始化链表
    MyLinkedList() {
        _dummyHead = new LinkedNode(0); // 这里定义的头结点 是一个虚拟头结点，而不是真正的链表头结点
        _size = 0;
    }

    // 获取到第index个节点数值，如果index是非法数值直接返回-1， 注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
    int get(int index) {
        if (index > (_size - 1) || index < 0) {
            return -1;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead->next;
        while(index--){ // 如果--index 就会陷入死循环
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }

    // 在链表最前面插入一个节点，插入完成后，新插入的节点为链表的新的头结点
    void addAtHead(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        newNode->next = _dummyHead->next;
        _dummyHead->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 在链表最后面添加一个节点
    void addAtTail(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(cur->next != nullptr){
            cur = cur->next;
        }
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 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
    // 如果index小于0，则在头部插入节点
    void addAtIndex(int index, int val) {

        if(index > _size) return;
        if(index < 0) index = 0;        
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur->next;
        }
        newNode->next = cur->next;
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 删除第index个节点，如果index 大于等于链表的长度，直接return，注意index是从0开始的
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index >= _size || index < 0) {
            return;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur ->next;
        }
        LinkedNode* tmp = cur->next;
        cur->next = cur->next->next;
        delete tmp;
        //delete命令指示释放了tmp指针原本所指的那部分内存，
        //被delete后的指针tmp的值（地址）并非就是NULL，而是随机值。也就是被delete后，
        //如果不再加上一句tmp=nullptr,tmp会成为乱指的野指针
        //如果之后的程序不小心使用了tmp，会指向难以预想的内存空间
        tmp=nullptr;
        _size--;
    }

    // 打印链表
    void printLinkedList() {
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while (cur->next != nullptr) {
            cout << cur->next->val << " ";
            cur = cur->next;
        }
        cout << endl;
    }
private:
    int _size;
    LinkedNode* _dummyHead;

};

3. 206. 反转链表

三指针；递归法可以了解一下

AC代码：

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (head == nullptr)
            return nullptr;
        ListNode* originalHead = head;
        ListNode* curr = head;
        ListNode* next = head->next;
        ListNode* temp = next;
        while (next != nullptr) {
            temp = next->next;
            next->next = curr;
            curr = next;
            next = temp;
        }
        originalHead->next = nullptr;
        return curr;
    }
};

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点
        ListNode* cur = head;
        ListNode* pre = NULL;
        while(cur) {
            temp = cur->next;  // 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
            cur->next = pre; // 翻转操作
            // 更新pre 和 cur指针
            pre = cur;
            cur = temp;
        }
        return pre;
    }
};

//递归
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 边缘条件判断
        if(head == NULL) return NULL;
        if (head->next == NULL) return head;
        
        // 递归调用，翻转第二个节点开始往后的链表
        ListNode *last = reverseList(head->next);
        // 翻转头节点与第二个节点的指向
        head->next->next = head;
        // 此时的 head 节点为尾节点，next 需要指向 NULL
        head->next = NULL;
        return last;
    }
};