题目

203、移除链表元素

删除链表中等于给定值 val 的所有节点。

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

示例 2：
输入：head = [], val = 1
输出：[]

示例 3：
输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

方法一：

添加虚节点方式

• 时间复杂度 O(n)
• 空间复杂度 O(1)

public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {if (head == null) {return head;}// 因为删除可能涉及到头节点，所以设置dummy节点，统一操作ListNode dummy = new ListNode(-1, head);ListNode pre = dummy;ListNode cur = head;while (cur != null) {if (cur.val == val) {pre.next = cur.next;} else {pre = cur;}cur = cur.next;}return dummy.next;
}

方法二：

不添加虚拟节点方式

• 时间复杂度 O(n)
• 空间复杂度 O(1)

public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {while (head != null && head.val == val) {head = head.next;}// 已经为null，提前退出if (head == null) {return head;}// 已确定当前head.val != valListNode pre = head;ListNode cur = head.next;while (cur != null) {if (cur.val == val) {pre.next = cur.next;} else {pre = cur;}cur = cur.next;}return head;
}

方法三：

不添加虚拟节点and pre Node方式

• 时间复杂度 O(n)
• 空间复杂度 O(1)

public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {while(head!=null && head.val==val){head = head.next;}ListNode curr = head;while(curr!=null){while(curr.next!=null && curr.next.val == val){curr.next = curr.next.next;}curr = curr.next;}return head;
}

707、设计链表

在链表类中实现这些功能：

get(index)：获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
addAtHead(val)：在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。
addAtTail(val)：将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
addAtIndex(index,val)：在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val 的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。如果index小于0，则在头部插入节点。
deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

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

链表操作的两种方式：

• 直接使用原来的链表来进行操作。
• 设置一个虚拟头结点在进行操作。

//单链表
class ListNode {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-1if (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{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0if(index<0){index = 0;}size++;//找到前驱ListNode pre = this.head;for(int i=0; ipre = 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; ipre = pre.next;}pre.next.next.prev = pre;pre.next = pre.next.next;}
}

206、反转链表

反转一个单链表。

示例: 输入: 1->2->3->4->5->NULL 输出: 5->4->3->2->1->NULL

方法一：

双指针法

// 双指针
class Solution {public ListNode reverseList(ListNode head) {ListNode prev = null;ListNode cur = head;ListNode temp = null;while (cur != null) {temp = cur.next;// 保存下一个节点cur.next = prev;prev = cur;cur = temp;}return prev;}
}

方法二：

递归

// 递归 
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);}
}

// 从后向前递归
class Solution {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 NULLhead.next = null;return last;} 
}

总结

链表定义

什么是链表，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）。

链表的入口节点称为链表的头结点也就是head

// 单链表
struct ListNode {int val;  // 节点上存储的元素ListNode *next;  // 指向下一个节点的指针ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  // 节点的构造函数
};

链表类型

• 单链表
  单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点。
  上图就是单链表
• 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。
  双链表 既可以向前查询也可以向后查询。
• 循环链表
  链表首尾相连

双链表

循环链表

链表的操作

删除节点

如图所示：

链表-删除节点
只要将C节点的next指针 指向E节点就可以了。

添加节点

如图所示：

链表-添加节点
可以看出链表的增添和删除都是O(1)操作，也不会影响到其他节点。
但是要注意，要是删除第五个节点，需要从头节点查找到第四个节点通过next指针进行删除操作，查找的时间复杂度是O(n)。