707.設計連結串列

阿新 • • 發佈：2021-11-03

707.設計連結串列

題目描述

設計連結串列的實現。您可以選擇使用單鏈表或雙鏈表。單鏈表中的節點應該具有兩個屬性：val 和 next。val 是當前節點的值，next 是指向下一個節點的指標/引用。如果要使用雙向連結串列，則還需要一個屬性 prev 以指示連結串列中的上一個節點。假設連結串列中的所有節點都是 0-index 的。

在連結串列類中實現這些功能：

get(index)：獲取連結串列中第 index 個節點的值。如果索引無效，則返回-1。
addAtHead(val)：在連結串列的第一個元素之前新增一個值為 val 的節點。插入後，新節點將成為連結串列的第一個節點。
addAtTail(val)：將值為 val 的節點追加到連結串列的最後一個元素。
addAtIndex(index,val)：在連結串列中的第 index 個節點之前新增值為 val 的節點。如果 index 等於連結串列的長度，則該節點將附加到連結串列的末尾。如果 index 大於連結串列長度，則不會插入節點。如果index小於0，則在頭部插入節點。
deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，則刪除連結串列中的第 index 個節點。

示例：

MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();
linkedList.addAtHead(1);
linkedList.addAtTail(3);
linkedList.addAtIndex(1,2);  //連結串列變為1-> 2-> 3
linkedList.get(1);       //返回2
linkedList.deleteAtIndex(1);  //現在連結串列是1-> 3
linkedList.get(1);       //返回3

提示：

所有val值都在 [1, 1000] 之內。
操作次數將在  [1, 1000] 之內。
請不要使用內建的 LinkedList 庫。

題解

思路：這道題需要掌握連結串列的基本操作。新增”虛擬頭節點“能讓首元節點的操作同非首元節點的操作一致。

程式碼(C++版本)：

1、單鏈表

#include "iostream"
using namespace std;

//單鏈表
class MyLinkedList {
public:
    struct LinkedNode {
        int val;
        LinkedNode *next;
        LinkedNode(int 
 val) : val(val), next(NULL) {}
    };

private:
    LinkedNode* headNode;
    int size;

public:
    //初始化連結串列
    //如果連結串列帶有一個虛擬頭節點，那麼首元節點的操作也跟其他節點的操作一致，否則要單獨考慮對首元節點的操作
    MyLinkedList() {
        headNode = new LinkedNode(0);//頭節點為虛擬節點
        size = 0;
    }

    //獲取連結串列中第 index 個節點的值。如果索引無效，則返回-1。
    //不包括頭節點，首元節點的索引為0
    int get(int index) {
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            return -1;
        }
        int i = 0;//用於計數
        LinkedNode* tp = headNode;
        while (tp->next != NULL) {
            if (i == index) {
                return tp->next->val;
            }
            else {
                i++;
                tp = tp->next;
            }
        }
        return -1;
    }

    //在連結串列的第一個元素之前新增一個值為 val 的節點。插入後，新節點將成為連結串列的第一個節點。
    //頭節點除外,第一個元素是首元節點
    void addAtHead(int val) {
        LinkedNode* node = new LinkedNode(val);
        node->next = headNode->next;
        headNode->next = node;
        size += 1;
    }

//    錯誤寫法，這樣會改變頭指標所指的內容（在類中定義的函式，相對於對頭節點加了&）
//    //將值為 val 的節點追加到連結串列的最後一個元素。
//    void addAtTail(int val) {
//        LinkedNode* node = new LinkedNode(val);
//        while (headNode->next != NULL) {
//            headNode = headNode->next;
//        }
//        headNode->next = node;
//        size += 1;
//    }

    //將值為 val 的節點追加到連結串列的最後一個元素。
    void addAtTail(int val) {
        LinkedNode* node = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* tp = headNode;
        while (tp->next != NULL) {
            tp = tp->next;
        }
        tp->next = node;
        size += 1;
    }


    // 在連結串列中的第index個節點之前新增值為val的節點。
    // 如果index等於連結串列的長度，則該節點將附加到連結串列的末尾。
    // 如果 index 大於連結串列長度，則不會插入節點。
    // 如果index小於0，則在頭部插入節點。
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index == size ) {
            addAtTail(val);
        }
        else if (index > size) {
            return;
        }
        else if (index < 0) {
            addAtHead(val);
        }
        else {
            LinkedNode* node = new LinkedNode(val);
            LinkedNode* tp = headNode;
            for (int i = 0; i < index; i++) {
                tp = tp->next;
            }
            node->next = tp->next;
            tp->next = node;
            size += 1;
        }
    }

    //deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，則刪除連結串列中的第 index 個節點。
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index >= 0 && index < size) {
            LinkedNode* tp = headNode;
            for (int i = 0; i < index; i++) {
                tp = tp->next;
            }
            LinkedNode* dp = tp->next;
            tp->next = tp->next->next;
            delete dp;
            size -= 1;
        }
    }

    //列印連結串列
    void printLinkedList() {
        LinkedNode* tp = headNode;
        while (tp->next != NULL) {
            cout << tp->next->val << " ";
            tp = tp->next;
        }
        cout << endl;
    }

};

int main() {
    MyLinkedList* linkedList = new MyLinkedList();
    linkedList->addAtHead(1);
    linkedList->printLinkedList();
    linkedList->addAtTail(3);
    linkedList->printLinkedList();
    linkedList->addAtIndex(1, 2);   //連結串列變為1-> 2-> 3
    linkedList->printLinkedList();
    int r1 = linkedList->get(1);            //返回2
    cout << r1 << endl;
    linkedList->deleteAtIndex(1);  //現在連結串列是1-> 3
    linkedList->printLinkedList();
    int r2 = linkedList->get(1);            //返回3
    cout << r2 << endl;

    return 0;
}