【蓝桥杯入门不入土】变幻莫测的链表

冷不防 2023-09-24 21:27 9阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一：链表的类型
 *   *  单链表
     *  双链表
     *  循环链表
 *  二：链表的存储方式
 *  三：链表的定义
 *   *  删除节点
     *  添加节点
 *  四：实战练习
 *   *  1.设计链表
     *  2. 移除链表元素
     *  最后说一句

## 一：链表的类型 ##

### 单链表 ###

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。

如图所示： ![链表1][1]  
![在这里插入图片描述][e91cbf1a9d1b4dcca42e1ab9b27a2093.jpeg_pic_center]

### 双链表 ###

单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点。

双链表：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。

如图所示： ![链表2][2]

### 循环链表 ###

循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连。

循环链表可以用来解决约瑟夫环问题。

![链表4][4]

## 二：链表的存储方式 ##

了解完链表的类型，再来说一说链表在内存中的存储方式。

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。

所以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。

如图所示：

![链表3][3]

这个链表起始节点为2， 终止节点为7， 各个节点分布在内存的不同地址空间上，通过指针串联在一起。

![在这里插入图片描述][a7d1a771acda4882be892a24a0808fef.jpeg_pic_center]

## 三：链表的定义 ##

public class ListNode {
        
        // 结点的值
        int val;
    
        // 下一个结点
        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;
        }
    }

### 删除节点 ###

删除D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][- 1]

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)。

## 四：实战练习 ##

### 1.设计链表 ###

[力扣链接][Link 1]

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。

示例：

> MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();  
> linkedList.addAtHead(1);  
> linkedList.addAtTail(3);  
> linkedList.addAtIndex(1,2); //链表变为1-> 2-> 3  
> linkedList.get(1); //返回2  
> linkedList.deleteAtIndex(1); //现在链表是1-> 3  
> linkedList.get(1); //返回3

![在这里插入图片描述][b7b207c3eb384738bb39d89d896a3c2d.jpeg_pic_center]

//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-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;
        }
    }

### 2. 移除链表元素 ###

[力扣链接][Link 2]

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 = \[\], val = 1  
> 输出：\[\]

也可以用迭代的方法删除链表中所有节点值等于特定值的节点。

用temp表示当前节点。如果temp的下一个节点不为空且下一个节点的节点值等于给定的val，则需要删除下一个节点。删除下一个节点可以通过以下做法实现:  
temp.nect = temp.neat.next  
如果temp的下一个节点的节点值不等于给定的val，则保留下一个节点，将temp移动到下一个节点即可。

当temp的下一个节点为空时，链表遍历结束，此时所有节点值等于val的节点都被删除。

具体实现方面，由于链表的头节点head有可能需要被删除，因此创建哑节点dummgHead，令dummgHead.next = head，初始化 temp = dummyHead，然后遍历链表进行删除操作。最终返回dummyHead.next 即为删除操作后的头节点。

class Solution {
        
        public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        
            ListNode dummyHead = new ListNode(0);
            dummyHead.next = head;
            ListNode temp = dummyHead;
            while (temp.next != null) {
        
                if (temp.next.val == val) {
        
                    temp.next = temp.next.next;
                } else {
        
                    temp = temp.next;
                }
            }
            return dummyHead.next;
        }
    }

### 最后说一句 ###

感谢大家的阅读，文章通过网络资源与自己的学习过程整理出来，希望能帮助到大家。

才疏学浅，难免会有纰漏，如果你发现了错误的地方，可以提出来，我会对其加以修改。

![在这里插入图片描述][a8d7cb7d228d483fa2ec2aadb3eaa8e3.jpeg_pic_center]

[1]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5585b560821859d56c25f936bc6083d3.png
[e91cbf1a9d1b4dcca42e1ab9b27a2093.jpeg_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/e91cbf1a9d1b4dcca42e1ab9b27a2093.jpeg#pic_center
[2]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5e7fd3fdcfb51f356cdf602b5152b721.png
[4]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/7103ba1333a212e8b2b0f88e2f88a90e.png
[3]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/bf9acd4195d3f35c3cf2d970e0e209ed.png
[a7d1a771acda4882be892a24a0808fef.jpeg_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/a7d1a771acda4882be892a24a0808fef.jpeg#pic_center
[-]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9a0a4c5cfe75cef022893f6d942215f6.png
[- 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/8b890b77ca1f089c86712b728293b674.png
[Link 1]: https://leetcode.cn/problems/design-linked-list/
[b7b207c3eb384738bb39d89d896a3c2d.jpeg_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/b7b207c3eb384738bb39d89d896a3c2d.jpeg#pic_center
[Link 2]: https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/
[a8d7cb7d228d483fa2ec2aadb3eaa8e3.jpeg_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/a8d7cb7d228d483fa2ec2aadb3eaa8e3.jpeg#pic_center