专题：链表常考题目汇总

文章目录

反转类型：
- 206.反转链表
- - 完整版
  - 二刷记录
- 25. K个一组反转链表
- - 1 ：子链表左闭右闭反转版本
  - 2 ：子链表左闭右开反转版本（推荐）
  - ⭐反转链表左闭右闭和左闭右开
合并类型：
- 21.合并两个有序链表
- - 1: 递归法
  - 2: 模拟（迭代法）
  - - 不使用虚拟头节点的做法
    - 使用虚拟头节点优化
    - ⭐虚拟头节点的意义
    - ⭐虚拟头节点使用场景：
链表相交/环形类型
- 160.相交链表
- - 思路
  - 完整版
  - - ⭐swap函数保证headA始终指向更长的链表
    - ⭐关于链表头节点指针指向
- 7.环形链表
- - 思路
  - - 判断有环
    - 找环入口
  - 完整版
删除类型
- 203.移除链表元素
- - - 1.不使用虚拟头节点
    - - 注意:
    - 2.使用虚拟头节点
    - - 注意：
  - 二刷记录
  - 二刷注意点：为什么移除链表元素需要临时指针变量
  - 总结：
  - 链表所有节点都是存在堆上面的吗？
- 19.删除链表倒数第N个节点
- - 思路
  - 完整版
  - ⭐关于虚拟头结点的补充
交换类型
- 两两交换链表元素
- - 完整版
  - - 注意问题：为什么一定要return dummyHead->next而不是return head
  - ⭐关于虚拟头节点指针指向的分析

反转类型：

206.反转链表

反转类型的话可以不用虚拟头节点，因为可以直接把虚拟头节点看成nullptr

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。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

示例 3：

输入：head = []
输出：[]

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
-5000 <= Node.val <= 5000

完整版

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        //设置一个指针指向当前节点反转后应该指向的那一位
        ListNode* next = nullptr;
        ListNode* cur = head;//设置遍历用的指针
        ListNode* pre = nullptr;//这里用来保存cur->next，因为cur->next会更改

        while(cur!=nullptr){  //这里需要提前保存cur的下一个节点！
            pre = cur->next;//保存节点
            cur->next = next;
            next = cur;
            cur = pre;
        }
        return next;//这里应该返回next
    }
};

二刷记录

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        //先定义节点存放当前节点指向的下一个节点
        ListNode* next = nullptr;
        //遍历用的指针
        ListNode* cur = head;

        //这里不能这么写限制条件，链表只有一个节点或者为空的时候，就会出现nullptr->next的问题
        //while(cur->next!=nullptr)
        while(cur!=nullptr)
        {
            ListNode* pre = cur->next;
            cur->next = next;
            next = cur;
            cur = pre;
        }
        //这里返回的是next，也就是cur的前一个
        return next;


    }
};

25. K个一组反转链表

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[2,1,4,3,5]

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出：[3,2,1,4,5]

提示：

链表中的节点数目为 n
1 <= k <= n <= 5000
0 <= Node.val <= 1000

1 ：子链表左闭右闭反转版本

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:

    pair<ListNode*,ListNode*> reverseSon(ListNode* head,ListNode* tail){
        //左闭右闭区间反转[head,tail]的所有元素
        ListNode* cur = head;
        ListNode* next = nullptr,;
		//左闭右闭要保证tail不是空节点
        while(cur!=tail->next){
            ListNode* pre = cur->next;
            cur->next = next;
            next = cur;
            cur = pre;
        }
 
        return {tail,head};
    }

    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        ListNode* cur = head;
        bool firstReverse = true;
        //为了接起来子区间，要记录上一个区间的尾部
        ListNode* tail = nullptr;
        
        while(cur!=nullptr){
            ListNode* cur1 = cur;
            //先查看剩下部分是不是<k
            for(int i=0;i<k-1;i++){
                //<k就直接返回头节点
                cur1 = cur1->next;
                if(cur1==nullptr){
                    return head;
                }
                //cur1 = cur1->next;
            }
            //cur1这个时候指向的是K组最后一位！
            //if(cur1)
                //cout<<cur1->val<<endl;
            ListNode* cur2 = nullptr;
            if(cur1!=nullptr){
                cur2 = cur1->next;
                //cout<<cur2->val<<endl;
            }
            //剩下部分>k，开始反转前k个
            //if(cur) cout<<cur->val<<endl;
            pair<ListNode*,ListNode*>res = reverseSon(cur,cur1);
            //反转之后要更新head指针
            if(firstReverse){
                head = res.first;
                firstReverse = false;
            }
            
            //ListNode* tail = nullptr;
            //只要tail不是空指针，就说明不是第一个区间的末尾
            if(tail!=nullptr){
                tail->next = res.first;
            }

            tail = res.second;
            tail->next = cur2;
            cur = tail->next; 
        }
        return head;

    }
};

2 ：子链表左闭右开反转版本（推荐）

class Solution {
public:

    // pair<ListNode*,ListNode*> reverseSon(ListNode* head,ListNode* tail){
    //     //左闭右闭区间反转[head,tail]的所有元素
    //     ListNode* cur = head;
    //     ListNode* next = nullptr,*x = tail->next;

    //     while(cur!=x){
    //         ListNode* pre = cur->next;
    //         cur->next = next;
    //         next = cur;
    //         cur = pre;
    //     }
 
    //     return {tail,head};
    // }
    pair<ListNode*,ListNode*> reverseSon(ListNode* head,ListNode* tail){
        //左闭右开区间反转[head,tail)的所有元素
        ListNode* cur = head;
        ListNode* prev = nullptr;
        while(cur != tail){//与左闭右闭的区别1：cur!=tail
            ListNode* next = cur->next;
            cur->next = prev;
            prev = cur;
            cur = next;
        }
        //此时cur==tail，不反转tail，现在的尾部是prev
        //与左闭右闭的区别2：返回的头部应该是prev而不是tail
        return {prev, head}; // prev指向新的头部，head现在是尾部
    }
    

    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        ListNode* cur = head;
        bool firstReverse = true;
        //为了接起来子区间，要记录上一个区间的尾部，这里必须前面统一声明！
        ListNode* tail = nullptr;
        
        while(cur!=nullptr){
            ListNode* cur1 = cur;
            //先查看剩下部分是不是<k
            for(int i=0;i<k;i++){
                cout<<"开始运行for循环第"<<i<<"次";
                //<k就直接返回头节点
                if(cur1==nullptr){
                    return head;
                }
                cout<<"next之前"<<cur1->val<<endl;
                cur1 = cur1->next;
            }
            //i<k的话，cur1这个时候指向的是K组最后一位的下一位
          
            //剩下部分>k，开始反转前k个，这里的反转必须是左闭右开区间！
            pair<ListNode*,ListNode*>res = reverseSon(cur,cur1);
            //反转之后要更新head指针
            if(firstReverse){
                head = res.first;
                firstReverse = false;
            }
            
            //tail存放上一个区间的结尾，用于连接，这个tail必须放在外面声明！否则每次while执行重新定义tail就没有意义！
            //ListNode* tail = nullptr;
            //只要tail不是空指针，就说明不是第一个区间的末尾
            if(tail!=nullptr){
                tail->next = res.first;
            }

            tail = res.second;
            tail->next = cur1;
            cur = tail->next; 
        }
        return head;

    }
};

⭐反转链表左闭右闭和左闭右开

普通的反转链表，例如下面的reverseList函数是完整地反转一个链表。这种反转链表的方式实际上不是左闭右开也不是左闭右闭，因为它处理的是整个链表，不是区间。也就是说，从链表的开始到结束，每一个节点都被反转了。

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        //设置一个指针指向当前节点反转后应该指向的那一位
        ListNode* next = nullptr;
        ListNode* cur = head;//设置遍历用的指针
        ListNode* pre = nullptr;//这里用来保存cur->next，因为cur->next会更改

        while(cur!=nullptr){  //这里需要提前保存cur的下一个节点！
            pre = cur->next;//保存节点
            cur->next = next;
            next = cur;
            cur = pre;
        }
        return next;//这里应该返回next
    }
};

如果我们想在这种基础上讨论区间的概念，那么可以说它是从头节点head开始，到链表的结束进行反转，因此相当于左闭右开。“开”的部分是指向nullptr的，因为链表的结束就是nullptr。

左闭右闭的写法，是包含了反转tail节点：

pair<ListNode*,ListNode*>reverseSon(ListNode* head,ListNode* tail){
    ListNode* cur = head;
    ListNode* prev = nullptr;
    //需要保证tail不是nullptr
    while(cur!=tail->next){
        ListNode* next = cur->next;
        cur->next = prev;
        prev = cur;
        cur = next;
    }
    return {tail,head};
}

左闭右开写法：

pair<ListNode*,ListNode*>reverseSon(ListNode* head,ListNode* tail){
    ListNode* cur = head;
    ListNode* prev = nullptr;
    //不包括反转tail
    while(cur!=tail){
        ListNode* next = cur->next;
        cur->next = prev;
        prev = cur;
        cur = next;
    }
    return {prev,head};//返回的时候要返回tail的前一个
}

合并类型：

21.合并两个有序链表

1: 递归法

class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) {
        //第一种方式：递归
        //终止条件:如果List1为空了那么返回list2
        if(list1==nullptr) return list2;
        if(list2==nullptr) return list1;

        //单层逻辑

        if(list1->val < list2->val){
            //这里一定要把比较大的那个list节点本身传进去，否则就会导致两个同样位置地节点只选一个
            list1->next = mergeTwoLists(list1->next,list2);
            return list1;
        }
        list2->next = mergeTwoLists(list1,list2->next);
        return list2;
        

    }
};

2: 模拟（迭代法）

不使用虚拟头节点的做法

class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) {
        //第二种方式：模拟，不使用虚拟头节点
        if(list1==nullptr) return list2;
        if(list2==nullptr) return list1;

        ListNode* head = nullptr;
        ListNode* cur = nullptr;
        //定义头节点
        if(list1->val < list2->val){
            head = list1;
            list1 = list1->next;
        }
        else{
            head = list2;
            list2 = list2->next;
        }
        cur = head;
        //挨个遍历存放新的链表节点
        while(list1!=nullptr&&list2!=nullptr){
            if(list1->val < list2->val){
                cur->next = list1;
                list1 = list1->next;
            }
            else{
                cur->next = list2;
                list2 = list2->next;
            }
            //给cur->next赋值结束后，继续增加节点
            cur = cur->next;
            
        }

        //结束之后还有多的就拼接
        if(list1!=nullptr){
            cur->next = list1;
        }
        else if(list2!=nullptr){
            cur->next = list2;
        }

        return head;
        
        

    }
};

使用虚拟头节点优化

class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) {
        //第三种方式：模拟，使用虚拟头节点优化代码
        if(list1==nullptr) return list2;
        if(list2==nullptr) return list1;

        //虚拟头节点需要建立一个新节点，确保不存在nullptr->next的问题
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode* cur = nullptr;

        // ListNode* head = nullptr;
        // //定义头节点
        // if(list1->val < list2->val){
        //     head = list1;
        //     list1 = list1->next;
        // }
        // else{
        //     head = list2;
        //     list2 = list2->next;
        // }
        cur = dummyHead;
        //挨个遍历存放新的链表节点
        while(list1!=nullptr&&list2!=nullptr){
            if(list1->val < list2->val){
                //虚拟头节点就是为了防止这里出问题！
                cur->next = list1;
                list1 = list1->next;
            }
            else{
                cur->next = list2;
                list2 = list2->next;
            }
            //给cur->next赋值结束后，继续增加节点
            cur = cur->next;
            
        }

        //结束之后还有多的就拼接
        if(list1!=nullptr){
            cur->next = list1;
        }
        else if(list2!=nullptr){
            cur->next = list2;
        }
        //最后的头节点是虚拟头节点的下一个节点
        return dummyHead->next;
        
        

    }
};

⭐虚拟头节点的意义

使用虚拟头节点:
- 创建一个虚拟头节点。
- 不需要单独处理结果链表的头节点。
- 直接在循环中操作cur->next，不需要担心cur是否为空。
- 最后直接返回dummyHead->next。
不使用虚拟头节点:
- 需要单独处理结果链表的头节点。
- 在循环开始前，必须确定哪个链表的节点作为头节点，这需要额外的条件判断。
- 需要确保在操作cur->next之前cur不为空。

⭐虚拟头节点使用场景：

删除链表元素：当需要删除头部元素时，没有虚拟头节点可能需要单独处理这种情况，因为直接删除头节点会改变链表的头部。但是，如果有一个虚拟头节点指向真正的头部，那么删除头部元素就与删除链表中的其他元素一样了。
插入链表元素：当在链表的开头或特定位置插入元素时，虚拟头节点可以简化操作。不需要单独判断是否是在链表的头部插入。
涉及到nullptr->next的情况：在某些操作中，可能存在访问空指针的风险。例如，在合并、反转或排序链表时，操作cur->next之前必须确保cur不是nullptr。使用虚拟头节点可以确保始终有一个非空节点，从而避免这种风险。
返回链表的结果：在某些操作中，如合并两个有序链表，结果链表的头部可能会在运行时确定。使用虚拟头节点可以避免为结果链表的实际头部做特殊处理，因为可以直接返回dummyHead->next作为结果。

虽然虚拟头节点对于简化代码和处理边界情况很有帮助，但在使用时也要确保不忘记释放其内存（尤其在C++中），以防止内存泄漏。

链表相交/环形类型

160.相交链表

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交**：**

题目数据保证整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at '8'
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,0,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at '2'
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [0,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

示例 3：

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null 。

提示：

listA 中节点数目为 m
listB 中节点数目为 n
0 <= m, n <= 3 * 104
1 <= Node.val <= 105
0 <= skipA <= m
0 <= skipB <= n
如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA + 1] == listB[skipB + 1]

思路

求出两个链表的长度，然后求解长度差值，让末尾元素对齐（末尾元素对齐的目的是因为后面的才会相等，所以让末尾元素对齐而不是开头元素），然后找到第一个相等的节点，直接返回即可。

完整版

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        //求出lenA
        int lenA=0;
        int lenB=0;
        ListNode* curA = headA;
        while(curA!=nullptr){
            lenA++;
            curA = curA->next;
        }
        //求出lenB
        ListNode* curB = headB;
        while(curB!=nullptr){
            lenB++;
            curB = curB->next;
        }
        //让A和B末尾对齐
        int gap = abs(lenA-lenB);
            //对齐之前先强行让lenA = 比较长的那个链表的长度
        if(lenA<lenB){
            swap(lenA,lenB);
            //同时也要让headA = 比较长的那个链表头节点?
            swap(headA,headB);
        }
            //重新置零遍历的两个指针
        curA = headA;
        curB = headB;
        while(gap--){
            curA = curA->next;
        }

        //末尾对齐之后，从较短的链表第一个元素位置开始遍历，相等直接返回，没有相等的返回-1
        //curA现在是对齐的第一个元素
        while(curA!=nullptr&&curB!=nullptr){
            if(curA==curB)//注意是指针相等而不是值相等！
                return curA;
            else{
                curA = curA->next;
                curB = curB->next;
            }
        }
        return nullptr;
        
    }
};

⭐swap函数保证headA始终指向更长的链表

在C++的标准库中，swap 函数可以交换两个对象的值。在这个代码中，headA 和 headB 都是指向 ListNode 的指针。当你调用 swap(headA, headB)，实际上是交换了两个指针的值，而不是它们所指向的整个链表。

如果，想确保 headA（和相应的 curA）始终指向更长的链表，就可以直接swap一下headA和headB，让headA指向链表B的头部，headB指向链表A的头部。

⭐关于链表头节点指针指向

headA 是一个指向链表节点的指针，这个节点有 val 和 next 这两个属性。

但是，当 swap(headA, headB) 时，仅仅是交换了两个指针的值，也就是它们指向的内存地址。你没有交换这些指针所指向的内容，即没有交换任何节点的 val 和 next 属性。

假设，链表A的起始节点的内存地址是 0x1000，链表B的起始节点的内存地址是 0x2000：

在 swap之前：
- headA 存储的值是 0x1000。
- headB 存储的值是 0x2000。
执行swap(headA, headB)之后：
- headA 存储的值变成了 0x2000。
- headB 存储的值变成了 0x1000。

但在内存地址 0x1000 和 0x2000 处的实际内容（也就是链表的节点）并没有改变。所以说，我们只是改变了指针的指向，而不是它们所指向的内容。

headA 仅仅是一个指针，它存储的是一个内存地址，也就是 0x1000 在上面的例子中。这个地址指向的实际内存位置存储了节点的内容，即 val 和 next 属性。

当访问 headA->val 或 headA->next 时，实际上是在访问内存地址 0x1000 处的内容。而 headA 本身并不存储这个节点的内容，它只存储了一个指向该节点的地址。

所以，当交换 headA 和 headB 的值时，实际上只是交换了两个指针存储的内存地址，而不是这些地址所指向的实际内容。

7.环形链表

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：返回索引为 0 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：返回 null
解释：链表中没有环。

提示：

链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
-105 <= Node.val <= 105
pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

思路

代码随想录 (programmercarl.com)

判断有环

双指针法，fast走两步slow走一步，如果没有环那么这两个指针永远不会相遇。如果有环的话，那么fast和slow一定是在环中相遇。

这是因为对于slow来说，在环里面，fast是一个节点一个节点接近slow，所以fast和slow一定会重合。

所以看fast和slow是否重合，就可以判断是不是有环。

找环入口

假设从头结点到环形入口节点的节点数为x。环形入口节点到 fast指针与slow指针相遇节点节点数为y。从相遇节点再到环形入口节点节点数为 z。如图所示：

在这里插入图片描述
相遇的时候，slow走过了x+y距离，fast走过了x+y+n(y+z)的距离，n是套圈的圈数。y+z是圈的长度（圈的节点个数）。

fast一步俩节点，slow一步一节点，fast节点数=slow节点数*2。

(x+y)*2 = x+y+n(y+z)

消掉一个x+y：x+y = n(y+z)

求x：x = n(y+z)-y也就是x = (n-1)(y+z)+z

当n=1的时候，发现x=z！

x=z意味着，从相遇节点出发一个指针，头节点出发一个指针，那么他们相遇的地方，就是环的起点！

但，n如果大于1是什么情况呢，也就是fast指针在环形转n圈之后才遇到 slow指针。

其实这种情况和n为1的时候效果是一样的，一样可以通过这个方法找到环形的入口节点，只不过，index1 指针在环里多转了(n-1)圈，然后再遇到index2，相遇点依然是环形的入口节点。

总结：

先快慢指针找到相遇节点，快指针一次两步，慢指针一次一步，相遇了就是有环，没相遇就是没环
相遇节点和头节点各自出发一个指针，碰上的地方就是环起点

完整版

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        //定义快慢指针，快指针一次两步，慢指针一次一步，相遇了就是有环
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(slow!=nullptr&&fast!=nullptr&&fast->next!=nullptr){
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            //当快慢指针重合，说明有环
            if(slow==fast){
                //如果重合，开始找环起点
                //相遇位置就是slow
                ListNode* index1 = slow;
                ListNode* index2 = head;
                while(index1!=index2){
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                //此时index1==index2，也就是x=z，该位置就是环起点
                return index1;
            }
        }
        return nullptr;
        
    }
};

删除类型

203.移除链表元素

使用虚拟头节点(dummy head)的方式，统一头节点和非头节点的删除方式，不需要if再判断该节点是不是头节点

1.不使用虚拟头节点

（先确保不为空，操作空指针的话编译会报错）

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        // 删除头结点
        
        //注意：不用虚拟头节点的话，需要考虑两种情况，第一种是head本身就符合删除条件，第二种是head本身不符合删除条件
        while (head != NULL && head->val == val) { // 注意这里不是if
            
            //进行内存释放的操作，先存起来之前指向的这个头结点的地址
            //指针存放的是地址
            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;
    }
};

注意:

不用虚拟头节点的话，需要考虑两种情况，第一种是head本身就符合删除条件，第二种是head本身不符合删除条件。
c++需要进行手动内存释放！也就是指针tmp做的事情。
检查指针是否为空，空指针会报错。
移除头节点是一个持续移除的操作，因此应该使用while而不是if操作
定义的临时指针是从head开始的，而不是从head的下一个元素开始。原因在于，如果我要删除该元素，我需要找到这个元素的前一个元素。

如果head的下一个元素刚好是需要删除的，但这是一个单向链表，无法找到这个节点的上一个节点，该元素就无法删除。
因此，临时指针current必须从=head开始，而不是head->next.

2.使用虚拟头节点

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) { 
        //注意：listNode* 表示一个listNode类型的指针，而listNode表示一个链表类型的对象
        //ListNode对象包括一个表示其值val和指向下一个对象的指针next.
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead->next = head;  //head是算法输入直接给出的头节点，注意指针指向头节点
        ListNode* cur = dummyHead;//临时指针cur不要重新定义，需要令cur和dummyHead指向同一块内存。
        while(cur->next!=NULL){
            //链表遍历结束的标志：最后一个节点的next指针为空
           
            //遍历未结束的时候，判断内容是否等于val
            if(cur->next->val==val){
                //如果相等，那么需要删除，先定义新指针存储需要删除的节点地址
                ListNode* tmp = cur->next;
                //再令遍历指针删除该节点
                cur->next = cur->next->next;
                //根据刚刚新建的指针找到该节点内存地址，手动释放内存
                delete tmp;
                
            }
           else
               //cur->next++;注意，链表中的指针++没有意义，因为链表内存不连续
               cur = cur->next;
        //
        }
        //返回新的头节点
       return dummyHead->next； //此处dummyHead->next才是新的头节点
    }
};

注意：

dummy head 是new出来一个新的节点，让他的next指向原来链表的head.
定义一个临时指针cur，用来遍历整个链表。注意不能用头节点来遍历，头节点遍历会导致头节点指向的值是在不断改变的。最后会无法返回原先列表的头节点。头结点指针是不能改的，需要定义临时指针。
临时指针指向虚拟头节点，而不是真的头节点。因为是单向链表。
一定要记住时刻判断指针是否为空。
return的时候，题目要求返回删除后新的头节点，此时我们return的不是head，而是虚拟头节点的下一个。不return head的原因是head有可能已经被删了。只有**dummy_head->next才是新链表的头节点**。

一定不要return head。

二刷记录

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        //第一种情况，head本身就符合删除条件
        //删除链表节点的时候，需要先存下来指向这个头节点的地址
        //要删除所有满足条件的！
        while(head!=nullptr&&head->val==val){
            ListNode* tmp = head;
            head = head->next;
            delete tmp;//释放原先头节点地址的内存

        }
        //head本身不满足条件
        ListNode* cur = head;
        while(cur!=nullptr&&cur->next!=nullptr){
            //如果相等
            if(cur->next->val==val){
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            }
            //不相等的话指针继续
            else{
                cur = cur->next;
            }
        }
        return head;

    }
};

二刷注意点：为什么移除链表元素需要临时指针变量

操作链表用的指针listNode*，就是指向链表节点存放的那个地址。所以，才需要删除之前存起来，方便删的时候找到对应地址，删除那个地址的内存。

ListNode* 是一个指针，它存储着链表节点对象的地址。当想要删除一个链表节点时，我们需要首先确保有一个临时的指针变量（例如 tmp）存储着该节点的地址，这样即使该节点被从链表中移除，也能通过这个临时指针访问到该节点对象的地址，从而可以正确地释放该节点所占用的内存。

总结：

指针存放地址： ListNode* 是一个指针，它存储的是链表节点的地址。
删除节点： 在删除链表中的一个节点前，需要有一个临时指针变量存储该节点的地址。这是因为在更改前一个节点的 next 指针，跳过当前节点后，如果没有这个临时指针，你将无法访问到这个节点，也就无法释放它占用的内存。
释放内存： 一旦链表中的节点被跳过，且没有其他指针指向它，你就需要通过临时指针来释放该节点的内存，防止内存泄漏。
保持链表连贯性：使用临时指针，在逻辑上移除链表节点之前保存节点地址，可以在物理上移除该节点时保持链表的连贯性。

链表所有节点都是存在堆上面的吗？

leetcode的代码片段没有提供创建 ListNode 对象的部分，所以我们不能直接从这个片段判断这些节点是在堆上还是栈上。但是，在解答中使用 delete 来释放节点内存，暗示这些节点很可能是在堆上分配的。

通常，你会在实际创建链表时确定节点的存储位置。如果链表是由用户输入或者文件输入等动态数据创建的，通常会使用 new 关键字动态分配内存，将节点存储在堆上。而如果是静态数据，固定大小，可能会选择将节点存储在栈上，以利用栈的自动内存管理。

如果创建链表节点的代码是这样的：

ListNode* newNode = new ListNode(1); // 节点在堆上分配

那么需要在删除节点时使用 delete 来释放内存。

如果创建链表节点的代码是这样的：

ListNode newNode(1); // 节点在栈上分配

那么不应该使用 delete，因为栈上的对象会在作用域结束时自动被销毁。

19.删除链表倒数第N个节点

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]

示例 2：

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

提示：

链表中结点的数目为 sz
1 <= sz <= 30
0 <= Node.val <= 100
1 <= n <= sz

思路

删除倒数第N个节点，就是用双指针保持两个指针之间的距离是N。

fast先移动到第n+1个节点，slow在开头再开始移动。直到fast移动到nullptr，这个时候slow就指向倒数第n个节点的前一个节点。

（可以带入第一个例子尝试）

完整版

当使用虚拟头节点时，真实链表的起始节点始终是 dummyHead->next。

lass Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead->next = head;
        ListNode* fast = dummyHead;
        ListNode* slow = dummyHead;
        int count = 1;//快指针要到n+1个节点处，加上虚拟头节点就是走n+2步

        while(count<=n+1&&fast!=nullptr){
            fast = fast->next;
            count++;
        }
        if(fast!=nullptr)
            cout<<fast->val<<endl;
        //fast到了第n+1个节点位置
        while(fast!=nullptr){
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        cout<<slow->val<<endl;
        //slow到了第n个节点之前
        ListNode* tmp = slow->next;
        slow->next = slow->next->next;
        delete tmp;

        return dummyHead->next;



    }
};

⭐关于虚拟头结点的补充

当首次创建虚拟头节点并将其链接到真实链表时，例如：

ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
dummyHead->next = head;

此时，head 确实是原始链表的起始节点。但在之后的操作中，尤其是当你可能修改了链表的头部（如插入或删除节点）时，head 变量可能不再指向链表的第一个实际节点(例如交换链表元素那道题，head一直指向原来的头部节点)。

此时，dummyHead->next 会始终指向链表的第一个实际节点，而原始的 head 变量可能已经不再指向该节点。

因此，当我们说“使用虚拟头节点时，真实链表的起始节点始终是 dummyHead->next”，是指在完成链表操作后，我们可以始终依赖 dummyHead->next 来给我们正确的链表起点，而不是原始的 head 变量，除非你确保没有修改过头节点。

尽管最初 head 和 dummyHead->next 都指向真实链表的起始，但在一系列操作后，通常只有 dummyHead->next 保证仍然这样做。

交换类型

两两交换链表元素

给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100

完整版

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead->next = head;
        ListNode* cur = dummyHead;
        ListNode* tmp = nullptr;
        ListNode* tmp2 = nullptr;


        while(cur->next!=nullptr&&cur->next->next!=nullptr){
            tmp = cur->next;//1位置
            tmp2 = cur->next->next->next;//3位置
            cur->next = cur->next->next;
            cout<<cur->next->val<<endl;
            cur->next->next = tmp;
            cur->next->next->next = tmp2;
            cur = cur->next->next;
        }
        //return head;//这里return head是错误的
        return dummyHead->next;

    }
};

注意问题：为什么一定要return dummyHead->next而不是return head

当我们对链表进行操作时，需要明确区分节点本身和变量或指针的概念。

首先，head这个变量始终是指向原链表的第一个节点的。当你创建了dummyHead并使其指向head时，dummyHead->next和head都指向同一个节点。但后续**，即使你改变了dummyHead->next的指向，head这个变量本身还是会指向原来的那个节点，它并不会随着dummyHead->next的改变而改变**。

考虑链表1->2->...。

初始时，head指向1。
dummyHead->next = head之后，dummyHead->next也指向1。
当执行cur->next = cur->next->next，dummyHead->next（即cur->next）的指向改变，现在它指向2。但这并不影响head本身，head仍然指向1。

在交换操作后，head依然指向1，而dummyHead->next指向2。所以为了得到整个交换后的链表，应该返回dummyHead->next而不是head。

简而言之，即使dummyHead->next的指向发生了改变，head本身的指向并没有发生变化。这也是为什么我们需要返回dummyHead->next，而不是head的原因。

也就是说，head作为一个指针，只要我们没有直接修改head的指向，head就不会变化，始终指向1

在代码中，所有对链表结构的修改都是通过其他指针（如cur, dummyHead）进行的，而不是直接通过head。所以head的指向始终没有改变，它仍然指向原来的第一个节点。

⭐关于虚拟头节点指针指向的分析

ListNode* dummyHead = new ListNode(0);

这里我们创建了一个新的节点dummyHead。
ListNode* cur = dummyHead;

这里我们创建了一个新的指针cur，并让它指向dummyHead。此时cur和dummyHead都指向内存中的同一个位置。
在第一次的while循环中，对cur的所有操作（例如cur->next = ...）实际上都是在修改dummyHead所指向的内存位置，因为此时cur和dummyHead指向相同的内存地址。
当我们执行cur = cur->next->next;之后，cur的指向已经改变了。现在cur指向链表的其它位置，而不是最初的dummyHead位置。所以，在这之后的任何对cur的操作都不再影响dummyHead。