代码随想录Day03：203.移除链表元素、707.设计链表、206.反转链表

203. 移除链表元素

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 。

题目链接：LeetCode203.移除链表元素
文档讲解：代码随想录203.移除链表元素
视频讲解：手把手带你学会操作链表 | LeetCode：203.移除链表元素

思路

链表元素在内存中不是连续的，且使用C++编程语言时要注意手动管理内存，删除元素节点后及时清理内存。
对于单链表，如果待删除节点不是头节点，直接删除再改变前一节点的指向即可；对于头节点，没有前一个节点，情况较为特殊，有以下两种处理方式。

• 使用原链表，将头节点后移一位，删除原头节点。
• 增加虚拟头节点，统一方式处理后续节点，最后删除虚拟头节点。

题解

使用原链表：

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        while (head != nullptr && head->val == val) {
            ListNode* tmp = head;
            head = head->next;
            delete tmp;
            tmp = nullptr;
        }
        ListNode* cur = head;
        while (cur != nullptr && cur->next != nullptr) {
            if (cur->next->val == val) {
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = tmp->next;
                delete tmp;
                tmp = nullptr;
            } else
                cur = cur->next;
        }
        return head;
    }
};
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• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

增加虚拟头节点：

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode* fakeHead = new ListNode(0);
        fakeHead->next = head;
        ListNode* cur = fakeHead;
        while (cur->next != nullptr) {
            if (cur->next->val == val) {
                ListNode* tmp = cur->next;
                cur->next = tmp->next;
                delete tmp;
                tmp = nullptr;
            } else
                cur = cur->next;
        }
        head = fakeHead->next;
        delete fakeHead;
        fakeHead = nullptr;
        return head;
    }
};
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• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

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707. 设计链表

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。

题目链接：LeetCode707.设计链表
文档讲解：代码随想录707.设计链表
视频讲解：帮你把链表操作学个通透！LeetCode：707.设计链表

思路

自定义实现一个链表类，并实现相应的接口。

题解

class MyLinkedList {
public:
    struct LinkedNode {
        int val;
        LinkedNode* next;
        LinkedNode(int val) : val(val), next(nullptr) {}
    };

private:
    LinkedNode* fakeHead;
    int szList;

public:
    MyLinkedList() {
        fakeHead = new LinkedNode(0);
        szList = 0;
    }

    int get(int index) {
        if (index > (szList - 1) || index < 0)
            return -1;
        LinkedNode* cur = fakeHead->next;
        while (index--)
            cur = cur->next;
        return cur->val;
    }

    void addAtHead(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        newNode->next = fakeHead->next;
        fakeHead->next = newNode;
        szList++;
    }

    void addAtTail(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = fakeHead;
        while (cur->next != nullptr)
            cur = cur->next;
        cur->next = newNode;
        szList++;
    }

    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > szList)
            return;
        if (index < 0)
            index = 0;
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = fakeHead;
        while (index--)
            cur = cur->next;
        newNode->next = cur->next;
        cur->next = newNode;
        szList++;
    }

    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index >= szList || index < 0)
            return;
        LinkedNode* cur = fakeHead;
        while (index--)
            cur = cur->next;
        LinkedNode* tmp = cur->next;
        cur->next = tmp->next;
        delete tmp;
        tmp = nullptr;
        szList--;
    }
};
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206. 反转链表

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

题目链接：LeetCode206.反转链表
文档讲解：代码随想录206.反转链表
视频讲解：帮你拿下反转链表 | LeetCode：206.反转链表 | 双指针法 | 递归法

思路

为了将链表进行反转，将头节点的指针指向nullptr，后续依次将后一个节点的指针指向前一个节点；最后将head指针指向尾节点。具体实现参照上述讲解的双指针法。

题解

双指针法：

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* cur = head;
        ListNode* pre = nullptr;
        while (cur) {
            ListNode* tmp = cur->next;
            cur->next = pre;
            pre = cur;
            cur = tmp;
        }
        return pre;
    }
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• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)