链表基础算法题

链表的定义（java）

//单链表的定义
public class ListNode{
	int val;
	ListNode next;	//指向下一节点
	ListNode(){};	//无参构造
	ListNode(int val){ this.val=val; }
	ListNode(int val,ListNode next){ this.val=val; this.next=next; }
}

1.移除链表元素

https://leetcode-cn.com/problems/remove-linked-list-elements/
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]

示例 2：
输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

方法一：直接法—迭代
删除头结点时另做考虑

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        while(head!=null && head.val==val){
            head=head.next;     //若满足条件，则移动头节点的位置
        }
        if(head==null) return head;
        ListNode first = head;  //保存头节点的位置
        while(head.next!=null){
            if(head.next.val==val){
                head.next=head.next.next;
            }else{
                head=head.next;
            }
        }
        return first;
    }
}
//时间复杂度: O(n)
//空间复杂度: O(1)

方法二：虚拟头节点（常用）
设置一个虚拟头结点，不需要另外考虑头节点，这样原链表的所有节点就都可以按照统一的方式进行移除了

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        //虚拟结点，指向下一个结点是head头节点
        ListNode dummy = new ListNode(-1,head); 
        ListNode prev=dummy;    //借用其他结点进行删除，保证dummy.next指向头节点
        while(prev.next!=null){
            if(prev.next.val==val){
                prev.next=prev.next.next;
            }else{
                prev=prev.next;
            }
        }
        return dummy.next;
    }
}
//时间复杂度: O(n)
//空间复杂度: O(1)

方法三：递归
递归的终止条件是head为空，此时直接返回head。
当head 不为空时，递归地进行删除操作，然后判断head 的节点值是否等于val 并决定是否要删除head。

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        if (head == null) {
            return head;	//退出递归
        }
        head.next = removeElements(head.next, val);	//下一个结点交给递归处理
        return head.val == val ? head.next : head;	//保证当前节点满足条件
    }
}
//时间复杂度: O(n)
//空间复杂度: O(n) 其中n是链表的长度。空间复杂度主要取决于递归调用栈，最多不会超过n层

2.设计链表

https://leetcode-cn.com/problems/design-linked-list/
设计链表的实现。您可以选择使用单链表或双链表。单链表中的节点应该具有两个属性：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。如果要使用双向链表，则还需要一个属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点都是 0-index 的。

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。