链表基本概念
定义
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）。其中链表的入口节点称为链表的头节点也就是head。
以下是java构造的链表结构，注意在力扣中，链表底层代码构造好的可以直接引用。
public class ListNode {
// 节点的值
int val;
// 下一个节点
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;
}
}链表的类型
接下来说一下链表的几种类型:
单链表
单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点。
双链表
双链表：每一个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。所以既可以向前查询也可以向后查询。
循环链表
循环链表，链表首尾相连。可以用来解决约瑟夫环问题。
链表的存储方式
数组是在内存中是连续分布的，但是链表在内存中可不是连续分布的。
链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。（相当于若干个抽屉，抽屉里放着开启下一个抽屉的钥匙，这些抽屉可以随机摆放）
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。
链表的操作
删除节点
若要删除D节点，只要将C节点的next指针 指向E节点就可以了。D虽然还存在但Java自身有内存回收机制，就不用手动释放。
添加节点
将C的指针指向F，F的指针指向D即完成添加
性能对比分析
链表的特性和数组的特性进行一个对比，如图所示：
数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。
链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删， 适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。
算法题
Leetcode 203.移除链表元素
题目链接:203.移除链表元素
大佬视频讲解：移除链表元素讲解视频
个人思路
使用虚拟头节点，遍历链表，找到值就删除。
解法
原表删除
直接使用原来的链表来进行删除操作，但移除头节点和移除其他节点的操作是不一样的，因为链表的其他节点都是通过前一个节点来移除当前节点，而头节点没有前一个节点。
所以删除头节点，只要将头节点向后移动一位就可以移除头节点。
class Solution {
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
while (head != null && head.val == val) {//若头节点值相同则删除
head = head.next;
}
if (head == null) {
return head;
}
ListNode pre = head;// 已确定当前head.val != val
ListNode cur = head.next;
while (cur != null) {
if (cur.val == val) {
pre.next = cur.next;//删除元素
} else {
pre = cur;
}
cur = cur.next;
}
return head;
}
}时间复杂度:O( n)；（两个while循环，2*n）
空间复杂度:O(1);（没有使用多余空间）
伪头节点删除
设置一个虚拟头节点在进行删除操作，这样不用单独考虑头节点是否需要删除的情况；这是以后处理链表的主流方法.
class Solution {
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
if (head == null) {
return head;
}
//定义相当于 ListNode dummy=new ListNode(0); dummy.next=head;
ListNode dummy = new ListNode(-1, head);//伪头节点
ListNode pre = dummy;//上一个节点
ListNode cur = head;//当前节点
while (cur != null) {
if (cur.val == val) {
pre.next = cur.next;//删除节点
} else {
pre = cur;//向后遍历
}
cur = cur.next;//向后遍历
}
return dummy.next;//返回头节点
}
}时间复杂度:O(n)；（一个while循环遍历链表为n）
空间复杂度:O(1);（使用多一个伪头节点）
Leetcode 707.设计链表
题目链接:707.设计链表
大佬视频讲解：设计链表讲解视频
个人思路
直接上代码，手撕链表必须理解记忆的东西。
解法
理解记忆代码；单双链表
class MyLinkedList {
//size存储链表元素的个数
int size;
//虚拟头结点
ListNode head;
//初始化链表
public MyLinkedList() {
size = 0;
head = new ListNode(0);
}
//获取第index个节点的数值，注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
public int get(int index) {
//如果index非法，返回-1
if (index < 0 || index >= size) {
return -1;
}
ListNode currentNode = head;
//包含一个虚拟头节点，所以查找第 index+1 个节点
for (int i = 0; i <= index; i++) {
currentNode = currentNode.next;
}
return currentNode.val;
}
//在链表最前面插入一个节点，等价于在第0个元素前添加
public void addAtHead(int val) {
addAtIndex(0, val);
}
//在链表的最后插入一个节点，等价于在(末尾+1)个元素前添加
public void addAtTail(int val) {
addAtIndex(size, val);
}
// 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
public void addAtIndex(int index, int val) {
if (index > size) {
return;
}
if (index < 0) {
index = 0;
}
size++;
//找到要插入节点的前驱
ListNode pred = head;
for (int i = 0; i < index; i++) {
pred = pred.next;
}
ListNode toAdd = new ListNode(val);
toAdd.next = pred.next;
pred.next = toAdd;
}
//删除第index个节点
public void deleteAtIndex(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
return;
}
size--;
if (index == 0) {
head = head.next;
return;
}
ListNode pred = head;
for (int i = 0; i < index ; i++) {
pred = pred.next;
}
pred.next = pred.next.next;
}
}//双链表
class ListNode{//初始化
int val;
ListNode next,prev;
ListNode() {};
ListNode(int val){
this.val = val;
}
}
class MyLinkedList {
//记录链表中元素的数量
int size;
//记录链表的虚拟头结点和尾结点
ListNode head,tail;
public MyLinkedList() {
//初始化操作
this.size = 0;
this.head = new ListNode(0);
this.tail = new ListNode(0);
//这一步非常关键，否则在加入头结点的操作中会出现null.next的错误！！！
head.next=tail;
tail.prev=head;
}
public int get(int index) {
//判断index是否有效
if(index<0 || index>=size){
return -1;
}
ListNode cur = this.head;
//判断是哪一边遍历时间更短
if(index >= size / 2){
//tail开始
cur = tail;
for(int i=0; i< size-index; i++){
cur = cur.prev;
}
}else{
for(int i=0; i<= index; i++){
cur = cur.next;
}
}
return cur.val;
}
public void addAtHead(int val) {
//等价于在第0个元素前添加
addAtIndex(0,val);
}
public void addAtTail(int val) {
//等价于在最后一个元素(null)前添加
addAtIndex(size,val);
}
public void addAtIndex(int index, int val) {
//index大于链表长度
if(index>size){
return;
}
//index小于0
if(index<0){
index = 0;
}
size++;
//找到前驱
ListNode pre = this.head;
for(int i=0; i<index; i++){
pre = pre.next;
}
//新建结点
ListNode newNode = new ListNode(val);
newNode.next = pre.next;
pre.next.prev = newNode;
newNode.prev = pre;
pre.next = newNode;
}
public void deleteAtIndex(int index) {
//判断索引是否有效
if(index<0 || index>=size){
return;
}
//删除操作
size--;
ListNode pre = this.head;
for(int i=0; i<index; i++){
pre = pre.next;
}
pre.next.next.prev = pre;
pre.next = pre.next.next;
}
}
Leetcode 206.反转链表
题目链接:206.反转链表
大佬视频讲解：反转链表讲解视频
个人思路
使用双指针发，用一个临时变量指针做跳板，更换节点的next指向
解法
双指针
一共用三个节点，cur，pre，temp。首先要把 cur->next 节点用tmp指针保存一下，接下来要改变 cur->next 的指向了，将cur->next 指向pre ，此时已经反转了第一个节点了。然后循环走如下代码逻辑了，继续移动pre和cur指针。到最后，cur 指针已经指向了null，循环结束，链表也反转完毕，返回新的头节点pre即可。
这种利用temp暂存指针的 替换两个节点的方法会在链表经常用到，写出这个替换方法代码就相当于接火车一样，写出第一个temp=cur.next，那下一个就是cur.next开头去写，后续一样。
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode pre = null;
ListNode cur = head;
ListNode temp = null;
while (cur != null) {
temp = cur.next;// 保存下一个节点
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = temp;
}
return pre;
}
}时间复杂度:O(n)；（模拟遍历二维矩阵的时间）
空间复杂度:O(1);（使用一个temp节点）
递归法
递归和上面的双指针差不多，就是需要多一个
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
return reverse(null, head);
}
private ListNode reverse(ListNode prev, ListNode cur) {
if (cur == null) {
return prev;
}
ListNode temp = null;
temp = cur.next;// 先保存下一个节点
cur.next = prev;// 反转
// 更新prev、cur位置
// prev = cur;
// cur = temp;
return reverse(cur, temp);
}
}时间复杂度:O(n)；（要递归处理链表的每个节点）
空间复杂度:O(n);（递归调用了 n 层栈空间）
以上是个人的思考反思与总结，若只想根据系列题刷，参考卡哥的网址代码随想录算法官网
