【算法-链表1】移除链表元素和设计链表

news2024/10/6 10:31:01

今天，带来链表相关算法的讲解。文中不足错漏之处望请斧正！

理论基础点这里

移除链表元素

1. 思路

链表的删除和插入，都是改变链接关系。

在这里插入图片描述

如图：要删除值为2的结点，要找到其上一个节点，让上一个节点指向值为3的结点。

但这是一个单链表，我们怎么找到上一个呢？只好用一个cur指针从头开始走，cur→next就是可能要删除的节点。

1.1 在原链表删除

我们还需要考虑边界情况：删除头结点。此时只要让head向后走。

在这里插入图片描述

但是，这样我们的删除方法就不统一了，头结点是一种删法，其他结点又是另一种删法，容易让代码变多，逻辑也不够简单。

1.2 虚拟头结点

想要统一其实很简单，我们最重要的就是找上一个，但是要删除头结点的时候找不到上一个，那就再给一个虚拟头结点，让它指向真正头结点。头结点就有“上一个结点”了。

在这里插入图片描述
此时，dummyhead→next其实就是真正的head，删除方法也能统一。

2. 参考代码

原链表删除

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode *dying = nullptr;
        // 移除头部需移除的元素
        while (head != nullptr && head->val == val) {
            dying = head;
            head = head->next;
            delete dying;
        }

        // cur不可能是需要移除的元素，需要移除的元素只可能是cur->next
        ListNode *cur = head; 
        while (cur != nullptr && cur->next != nullptr) {
            if (cur->next->val == val) {
                dying = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete dying;
            } else {
                cur = cur->next;
            }
        }

        return head;
    }
};

需要注意：当我们删除某个节点时，cur不需要变，下一次要探测的结点恰好就是cur→next→next。
在这里插入图片描述

虚拟头节点

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) 
    {
        ListNode* dummy = new ListNode(-1, head);
        ListNode* cur = dummy;
        while(cur->next)
        {
            if(cur->next->val == val)
            {
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete tmp;
            }
            else cur = cur->next;
        }
        ListNode* result = dummy->next;
        delete dummy;
        return result;
    }
};

设计链表

1. 思路

链表操作我们都了解了，就是修改某些节点之间的链接关系，按题目要求做即可。这里实现带虚拟头节点的链表。

2. 参考代码

class MyLinkedList {
public:
    MyLinkedList() {
        _dummy = new ListNode(-1);
        _size = 0;
    }

    void print() {
        ListNode *cur = _dummy->__next;
        while (cur) {
            cout << cur->__val << " ";
            cur = cur->__next;
        }
        cout << endl;
    }
    
    int get(int index) {
        if (index >= _size) return -1;

        ListNode *cur = _dummy->__next;
        for (int i = 0; i < index; ++i) cur = cur->__next;
        return cur->__val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        ListNode *newNode = new ListNode(val, _dummy->__next);
        _dummy->__next = newNode;
        ++_size;
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        ListNode *tail = _dummy;
        while (tail->__next != nullptr) tail = tail->__next;

        ListNode *newNode = new ListNode(val);
        tail->__next = newNode;
        ++_size;
    }
    
    // 将一个值为 val 的节点插入到链表中下标为 index 的节点之前
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > _size) return;

        ListNode *prev = _dummy;
        for (int i = 0; i < index; ++i) prev = prev->__next;

        ListNode *newNode = new ListNode(val, prev->__next);
        prev->__next = newNode;
        ++_size;
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index >= _size) return;

        ListNode *prev = _dummy;
        ListNode *cur = prev->__next;
        for (int i = 0; i < index; ++i) {
            prev = cur;
            cur = cur->__next;
        }
        ListNode *dying = cur;
        prev->__next = cur->__next;
        delete dying;
        --_size;
    }
private:
    struct ListNode {
        int __val;
        ListNode *__next;
        ListNode(int val, ListNode *next = nullptr) 
        : __val(val), __next(next) {}
    };
private:
    ListNode *_dummy;
    size_t _size;
};