代码随想录算法训练营第3天| 203.移除链表元素 、 707.设计链表 、 206.反转链表

JAVA代码编写

203. 移除链表元素

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 。

示例 1：

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]
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示例 2：

输入：head = [], val = 1
输出：[]
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示例 3：

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]
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提示：

• 列表中的节点数目在范围 [0, 104] 内
• 1 <= Node.val <= 50
• 0 <= val <= 50

教程：https://programmercarl.com/0203.%E7%A7%BB%E9%99%A4%E9%93%BE%E8%A1%A8%E5%85%83%E7%B4%A0.html

视频：https://www.bilibili.com/video/BV18B4y1s7R9

方法一：设置一个虚拟头结点

思路：首先为什么要加虚拟头结点，是因为如果要删的元素是头结点，会与删后面的结点操作不一样，这样比较方便。定义一个当前指针cur用来变量，定义一个pre指针，用来删除结点，经典的指针删除的操作如下图所示，将pre指向cur。这里要注意的是，当不是要删除的元素时，pre指针需要往后移一位。还有while循环需要注意，虽然看代码能懂，写起来还是有点磕磕绊绊。

复杂度分析：

• 时间复杂度：$O(n)$
• 空间复杂度：$O(1)$

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){//如果头结点head为空
            return head;//直接返回head，不需要删除操作
        }

        ListNode dummy=new ListNode(-1,head);//定义一个指针，值为-1，在head前一个
        ListNode pre = dummy;//当前指针的前一个指针
        ListNode cur = head;//当前指针

        while(cur!=null){//当前指针不为空
            if (cur.val==val){//指针值是目标值
                pre.next=cur.next;//前一个指针直接指向下下个指针，跳过指定目标值
            }else {
                pre = cur;//如果不是要删除的指针，就和cur一样，往后移一位，以便下一次删除操作
            }
            cur=cur.next;

        }
        return dummy.next;
    }

}
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看一个例子，输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], 要删元素6。

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead.next = head;//在head之前定义一个dummyHead结点，其值为0
        ListNode temp = dummyHead;
        while (temp.next != null) {
            if (temp.next.val == val) {
                temp.next = temp.next.next;
            } else {
                temp = temp.next;
            }
        }
        return dummyHead.next;
    }
}
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这个代码是leetcode官方提供的，与卡哥的代码差不多，这里少定义了一个指针cur，因为cur=temp.next，这里都用temp代劳了。

707. 设计链表

企业：谷歌、亚马逊、字节

你可以选择使用单链表或者双链表，设计并实现自己的链表。

单链表中的节点应该具备两个属性：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。

如果是双向链表，则还需要属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点下标从 0 开始。

实现 MyLinkedList 类：

• MyLinkedList() 初始化 MyLinkedList 对象。
• int get(int index) 获取链表中下标为 index 的节点的值。如果下标无效，则返回 -1 。
• void addAtHead(int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中第一个元素之前。在插入完成后，新节点会成为链表的第一个节点。
• void addAtTail(int val) 将一个值为 val 的节点追加到链表中作为链表的最后一个元素。
• void addAtIndex(int index, int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中下标为 index 的节点之前。如果 index 等于链表的长度，那么该节点会被追加到链表的末尾。如果 index 比长度更大，该节点将 不会插入 到链表中。
• void deleteAtIndex(int index) 如果下标有效，则删除链表中下标为 index 的节点。

示例：

输入
["MyLinkedList", "addAtHead", "addAtTail", "addAtIndex", "get", "deleteAtIndex", "get"]
[[], [1], [3], [1, 2], [1], [1], [1]]
输出
[null, null, null, null, 2, null, 3]

解释
MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
myLinkedList.addAtHead(1);
myLinkedList.addAtTail(3);
myLinkedList.addAtIndex(1, 2);    // 链表变为 1->2->3
myLinkedList.get(1);              // 返回 2
myLinkedList.deleteAtIndex(1);    // 现在，链表变为 1->3
myLinkedList.get(1);              // 返回 3
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提示：

• 0 <= index, val <= 1000
• 请不要使用内置的 LinkedList 库。
• 调用 get、addAtHead、addAtTail、addAtIndex 和 deleteAtIndex 的次数不超过 2000 。

教程：https://programmercarl.com/0707.%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E9%93%BE%E8%A1%A8.html#%E7%AE%97%E6%B3%95%E5%85%AC%E5%BC%80%E8%AF%BE

视频：https://www.bilibili.com/video/BV1FU4y1X7WD

方法一：单链表

思路：

复杂度分析：

• 时间复杂度: 涉及 index 的相关操作为 O(index), 其余为 O(1)

• 空间复杂度: O(n)

class ListNode {//定义指针结点类
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(){}
    ListNode(int val) {
        this.val=val;
    }
}
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：size为0，但是有虚拟头结点值为0
    public MyLinkedList() {
        size = 0;//包含ListNode个数
        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) {//index合理范围是[0,size-1]
            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++;//添加一个元素，对应size也要++
        //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--;//删除一个元素，对应size也要--
        if (index == 0) {//如果删除的是首结点
            head = head.next;
	    return;
        }
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index ; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        pred.next = pred.next.next;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
        myLinkedList.addAtHead(1);
        myLinkedList.addAtTail(3);
        myLinkedList.addAtIndex(1, 2);    // 链表变为 1->2->3
        myLinkedList.get(1);              // 返回 2
        myLinkedList.deleteAtIndex(0);    // 现在，链表变为 1->3
        System.out.println(myLinkedList.get(1));              // 返回 3
    }
}
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206. 反转链表

微软 Microsoft、亚马逊、奥多比 Adobe

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]
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示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]
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示例 3：

输入：head = []
输出：[]
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提示：

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

**进阶：**链表可以选用迭代或递归方式完成反转。你能否用两种方法解决这道题？

教程：https://programmercarl.com/0206.%E7%BF%BB%E8%BD%AC%E9%93%BE%E8%A1%A8.html

视频：https://www.bilibili.com/video/BV1nB4y1i7eL

方法一：双指针法

思路：

复杂度分析：

• 时间复杂度：$O(n)$
• 空间复杂度：$O(1)$

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 pre = null;
        ListNode cur = head;
        ListNode temp = null;
        while(cur!=null){
            temp = cur.next;
            cur.next=pre;后一个指针指向前一个指针
            pre=cur;
            cur=temp;
        }
        return pre;
    }
}
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