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4.1链表理论基础
建议：了解一下链表基础，以及链表和数组的区别
文章链接：代码随想录
一、链表的类型
①单链表
②双链表
③循环链表
循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连。
循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。
二、链表的定义
struct ListNode{
int val;
ListNode *next;
ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}// 节点的构造函数
}三、链表的操作
增删改查
1、删除节点
current->next=current->next->next;2、增加节点
// 创建新节点
ListNode* createNode(int value) {
ListNode* newNode = new ListNode(value);
if (!newNode) {
std::cerr << "内存分配失败" << std::endl;
exit(1);
}
return newNode;
}用自己的话概括——相当于交换两个变量，得先设置一个中间变量，用中间变量记录一个值，以防丢失
// 在链表头部插入节点
void insertAtHead(ListNode*& head, int value) {
ListNode* newNode = createNode(value);
newNode->next = head;
head = newNode;
}
// 在链表末尾添加节点
void appendNode(ListNode*& head, int value) {
ListNode* newNode = createNode(value);
if (head == nullptr) {
head = newNode;
} else {
ListNode* temp = head;
while (temp->next != nullptr) {
temp = temp->next;
}
temp->next = newNode;
}
}
// 在链表指定位置插入节点
void insertAtPosition(ListNode*& head, int value, int position) {
if (position <= 0) {
std::cerr << "位置必须大于0" << std::endl;
return;
}
if (position == 1) {
insertAtHead(head, value);
return;
}
ListNode* newNode = createNode(value);
ListNode* temp = head;
for (int i = 1; temp != nullptr && i < position - 1; ++i) {
temp = temp->next;
}
if (temp == nullptr) {
std::cerr << "位置超出链表长度" << std::endl;
delete newNode; // 释放新节点的内存
return;
}
newNode->next = temp->next;
temp->next = newNode;
}4.2移除链表元素
建议： 本题最关键是要理解 虚拟头结点的使用技巧，这个对链表题目很重要。
题目链接/文章讲解/视频讲解：：代码随想录
//删除头结点
while(head!=NULL&&head->next==val){
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->ncet->val=val){
ListNode *tmp=cur->next;
cur->next=cur->next->next;
delete tmp;
}else {
cur=cur->next;
}
}虚拟头结点：
遍历链表的时候必须定义一个临时的一个指针，避免头指针变化，从而无法返回头指针
class Solution{
public :
ListNode* removeElement(ListNode* head,int val){
ListNode *dummyhead=new ListNode(0);//设置一个虚拟头结点
dummyhead->next=head;
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;
}
};4.3设计链表
这道题目设计链表的五个接口：
-
获取链表第index个节点的数值
-
在链表的最前面插入一个节点
-
在链表的最后面插入一个节点
-
在链表第index个节点前面插入一个节点
-
删除链表的第index个节点
可以说这五个接口，已经覆盖了链表的常见操作，是练习链表操作非常好的一道题目
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;
}；4.4反转链表
关于 反转链表
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链表一定要分清节点和指针的概念。 new ListNode()是真实存在的一个节点, head = new ListNode() 相当于 head指针指向了一个真实的节点, node = head, 相当于node和head同时指向了这个真实的节点
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大家尽量不要去动虚拟头节点,因为虚拟头节点本来就是个工具节点,操作后面的节点本身就好了哦
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有同学问：为什么有时候需要判定cur->next !=nullptr 有时候又不需要 只用判断cur!=nullptr呢？其实这个要看场景，一般就是看你如果不判断的话会不会导致空指针异常，因为如果你的指针遍历到null还调用它的属性或方法肯定就会报错的，但是有时候的情况不会遍历到cur->next，所以要看具体情况。
双指针
class Solution{
public:
ListNode* reverseList(ListNode* head){
ListNode* dummyNode=new ListNode(0);
dummyNode=NULL;
ListNode* temp;
ListNode* cur=head;
while(cur){
temp=cur->next;
cur->next=dummyNode;
dummyNode=cur;
cur=temp;
}
return pre;
}
};递归解法
class Solution {
public:
ListNode* reverse(ListNode* pre,ListNode* cur){
if(cur == NULL) return pre;
ListNode* temp = cur->next;
cur->next = pre;
// 可以和双指针法的代码进行对比，如下递归的写法，其实就是做了这两步
// pre = cur;
// cur = temp;
return reverse(cur,temp);
}
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
// 和双指针法初始化是一样的逻辑
// ListNode* cur = head;
// ListNode* pre = NULL;
return reverse(NULL, head);
}
};
第二种递归
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;
}
};
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关于递归来做这道题 可以看看这边博客的思维三道题套路解决递归问题 | lyl's blog