算法训练营（day03）

链表理论基础

  • 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结点也就是head。
链表1
  • 链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。所以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

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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;
    }
}

203.移除链表元素

题目链接：https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/description/

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 。

解题思路

解题过程：

  1. 定义一个虚拟头节点dum，遍历链表
  2. 判断 head.next 节点的值是否与 val 相等
    • == 则 head.next = head.next.next
    • != 则 head = head.next
  3. 返回 dum.next ;

详细代码

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/**
 * 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) {
        if(head == null){
            return null;
        }
        ListNode dum = new ListNode(0);
        dum.next = head;
        ListNode pre = dum;

        while(pre.next != null){
            if(pre.next.val == val){
                pre.next = pre.next.next;
            }else{
                pre = pre.next;
            }
        }
        return dum.next;
    }
}

707.设计链表

题目链接：https://leetcode.cn/problems/design-linked-list/description/

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

解题过程：

  1. 本题的关键在于 自行构造链表结构
  2. 功能实现主要是：查、改（插）、删
    • 查：遍历到index下标的位置，返回值即可
    • 改：根据index位置将新增节点连接前节点和后节点
    • 删：将index节点的前节点和后节点连接
  3. 其中 addAtHead(val) 和 addAtTail(val) 都可以使用 addAtIndex(index,val) 实现

详细代码

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class ListNode{
    int val;
    ListNode next;

    public ListNode(){}

    public ListNode(int val){
        this.val = val;
    }

    public ListNode(int val, ListNode next){
        this.val = val;
        this.next = next;
    }
}
class MyLinkedList {
    int size;
    ListNode head;

    public MyLinkedList() {
        size = 0;
        head = new ListNode(0);
    }
    
    public int get(int index) {
        if(index < 0 || index >= size){
            return -1;
        }
        ListNode cur = head;
        for(int i = 0; i <= index; i++){
            cur = cur.next;
        }
        return cur.val;
    }
    
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }
    
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index < 0 || index > size){
            return;
        }
        index = Math.max(0, index);
        size++;
        ListNode pre = head;
        for(int i = 0; i < index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        ListNode add = new ListNode(val);
        add.next = pre.next;
        pre.next = add;
    }
    
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if(index < 0 || index >= size){
            return;
        }
        size--;
        if(index == 0){
            head = head.next;
            return;
        }
        ListNode pre = head;
        for(int i = 0; i < index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        pre.next = pre.next.next;
    }
}

/**
 * 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);
 */

206.反转链表

题目链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list/description/

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。

解题思路

解题过程：

  1. 保留 head.next 的值
  2. 将 head 指向 前节点
  3. 令 head = head.next 重复操作

详细代码

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/**
 * 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) {
        ListNode cur = null;
        ListNode pre = null;
        while(head != null){
            cur = head.next;
            head.next = pre;
            pre = head;
            head = cur;
        }
        return pre;
    }
}