【LeetCode】链表相关算法题

1、介绍

链表是一种基础而强大的线性数据结构，其核心思想是通过节点和指针构建数据序列。与数组不同，链表中的元素在内存中非连续存储，每个节点包含数据和指向下一节点的指针。

2、链表的基本类型

类型	结构	特点	时间复杂度
单向链表	节点：数据+指向下一节点的指针	单向遍历	插入/删除头节点：O(1) 插入/删除尾节点：O(n)
双向链表	节点：数据+指向前后节点的指针	双向遍历	任意位置插入/删除：O(1)
循环链表	尾节点指向头节点	环形结构	从任意节点开始遍历整个链表

3、相关算法题

【1】移除链表元素

LeetCode第203题，题目如下：

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：[]

示例 3：

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

提示：

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

代码示例：

type ListNode struct {Val  intNext *ListNode
}func removeElements(head *ListNode, val int) *ListNode {//创建一个虚拟头节点dummy := &ListNode{Next: head}prev := dummycurrent := headfor current != nil {if current.Val == val {//跳过当前节点prev.Next = current.Next} else {//移动prev指针prev = current}//移动current指针current = current.Next}return dummy.Next
}

【2】设计链表

LeetCode第707题，题目如下：

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

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 。

代码示例：

type MyLinkedList struct {head *MyListNodesize int //链表节点数量
}type MyListNode struct {Val  intNext *MyListNode
}func Constructor() MyLinkedList {return MyLinkedList{}
}// Get 获取链表中下标为 index 的节点的值。如果下标无效，则返回 -1
func (l *MyLinkedList) Get(index int) int {if index < 0 || index >= l.size {return -1}current := l.head //头节点为当前节点for i := 0; i < index; i++ {current = current.Next}return current.Val
}// AddAtHead 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
func (l *MyLinkedList) AddAtHead(val int) {newHeadNode := &MyListNode{Val:  val,Next: l.head,}l.head = newHeadNodel.size++
}// AddAtTail 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
func (l *MyLinkedList) AddAtTail(val int) {newTailNode := &MyListNode{Val: val}if l.head == nil {l.head = newTailNode} else {current := l.headfor current.Next != nil {current = current.Next}current.Next = newTailNode}l.size++
}// AddAtIndex 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
func (l *MyLinkedList) AddAtIndex(index int, val int) {if index < 0 || index > l.size {return}if index == 0 {l.AddAtHead(val)return}if index == l.size {l.AddAtTail(val)return}newNode := &MyListNode{Val: val}prev := l.head//找插入位置的前一个节点for i := 0; i < index-1; i++ {prev = prev.Next}newNode.Next = prev.Next //更新插入节点的下一个节点prev.Next = newNode      //更新前一个节点的下一个节点l.size++
}// DeleteAtIndex 如果下标有效，则删除链表中下标为 index 的节点
func (l *MyLinkedList) DeleteAtIndex(index int) {if index < 0 || index >= l.size {return}if index == 0 {l.head = l.head.Next} else {prev := l.headfor i := 0; i < index-1; i++ {prev = prev.Next}prev.Next = prev.Next.Next}l.size--
}