图解算法与数据结构

1、前言

今天开始链表，这一讲是单链表，下一讲是双链表。

下面一起来看看吧！！！
在这里插入图片描述

2、代码

模板：

//C++单向链表模板
class MyLinkedList{
private:
	struct ListNode{
		int val;
		ListNode *next;
		ListNode(int x) :val(x), next(nullptr){}
	};
	ListNode* head;
public:
	MyLinkedList() :head(nullptr){}

	//获得链表中第index个节点的值
	int get(int index){
		int i = 0;
		ListNode *p = head;
		while (p&&i<index){
			p = p->next;
			i++;
		}
		if (p)return p->val;
		else return -1;
	}

	//在链表头部插一个值为val的节点
	void addAtHead(int val){
		ListNode *p = new ListNode(val);
		p->next = head;
		head = p;//更换头节点
	}

	//在链表尾部添加一个值为val的节点
	void addAtTail(int val){
		ListNode *p = new ListNode(val);
		//链表为空，直接将新节点作为头节点
		if (head == nullptr){
			head = p;
			return;
		}
		ListNode *q = head;
		//遍历直到q的next节点为空
		while (q->next){
			q = q->next;
		}
		q->next = p;
	}

	//在索引为index的节点之前添加值为val的节点
	void addAtIndex(int index, int val){
		ListNode *node = new ListNode(val);
		//1、index小于等于0，直接在头部插入节点
		if (index <= 0){
		//若index小于等于0，我们仅需要在头节点前面插入新节点就行了
			//注意这里不能使用指针p，因为p=node时，p所指向的地址发生了变化，head指向的地址没有变化，所以我们这里要使用指针head
			node->next = head;
			head = node;
			return;
		}
		int i = 0;
		ListNode *p = head;
		//在索引为index的节点之前插入新节点，我们需要找到它的前驱节点，然后插入在它的前驱节点后面
		while (p&&i<index - 1){
			p = p->next;
			++i;
		}
		//2、p为索引节点的前驱节点
		if (p){
			node->next = p->next;
			p->next = node;
		}
	}

	//删除索引为index的节点
	void deleteAtIndex(int index){
		//1、index为0，我们直接删除head节点
		if (index == 0 && head != nullptr){
			ListNode *del = head;
			head = head->next;
			delete del;
			return;
		}
		int i = 0;
		ListNode* p = head;
		//删除索引为index的节点，我们需要找到它的前驱节点p，p->next为需要删除节点
		while (p&&i<index - 1){
			p = p->next;
			i++;
		}
		//2、index超过链表范围，删除失败
		if (!p)return;
		//3、index的位置合法，我们找到需要删除的p->next节点
		if (p->next){
			ListNode *del = p->next;
			p->next = del->next;
			delete del;
		}
	}

	int length(){
		int i = 0;
		ListNode *p = head;
		while (p){
			i++;
			p = p->next;
		}
		return i;
	}
};

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3、正文

单链表中的每个结点不仅包含值，还包含链接到下一个结点的引用字段。通过这种方式，单链表将所有结点按顺序组织起来。

首先初始化你的单链表：
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val 是值，next 是指针。

如果想在给定的结点之后添加新值，分三种情况：

头结点；
尾结点；
任意位置；

与数组不同，不需要将所有元素移动到插入元素之后。因此，可以在 O(1) 时间复杂度中将新结点插入到链表中，这非常高效。

如果想从单链表中删除现有结点，分两种情况：

头结点；
任意位置；

删除结点的时间复杂度将是 O(N)。空间复杂度为 O(1)，因为只需要常量空间来存储指针。
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4、实例

LeetCode 707，一个设计链表的题。
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代码如上。

/**
 * Your MyLinkedList object will be instantiated and called as such:
 * MyLinkedList* obj = new MyLinkedList();
 * int param_1 = obj->get(index);
 * obj->addAtHead(val);
 * obj->addAtTail(val);
 * obj->addAtIndex(index,val);
 * obj->deleteAtIndex(index);
 */

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