leetcode设计链表,非常工整的实现你值得拥有
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
提示：
所有val值都在 [1, 1000] 之内。
操作次数将在 [1, 1000] 之内。
请不要使用内置的 LinkedList 库。
链表:一个包含零个或多个元素的数据结构。每个元素都包含一个值和到另一个元素的链接。根据链接数的不同，可以分为单链表，双链表和多重链表。
单链表是最简单的一种，它提供了在常数时间内的 addAtHead 操作和在线性时间内的 addAtTail 的操作。双链表是最常用的一种，因为它提供了在常数时间内的 addAtHead 和 addAtTail 操作，并且优化的插入和删除。
双链表在 Java 中的实现为 LinkedList，在 Python 中为 list。这些结构都比较常用，有两个要点：
哨兵节点：
哨兵节点在树和链表中被广泛用作伪头、伪尾等，通常不保存任何数据。
我们将使用伪头来简化我们简化插入和删除。在接下来的两种方法中应用此方法。
双链表的双向搜索：我们可以从头部或尾部进行搜索。
单链表
让我们从最简单的链表开始。
-
class MyLinkedList {
-
int size;
-
ListNode head; // sentinel node as pseudo-head
-
public MyLinkedList() {
-
size = 0;
-
head = new ListNode(0);
-
}
-
}
哨兵节点被用作伪头始终存在，这样结构中永远不为空，它将至少包含一个伪头。MyLinkedList 中所有节点均包含：值 + 链接到下一个元素的指针。
-
public class ListNode {
-
int val;
-
ListNode next;
-
ListNode(int x) { val = x; }
-
}
addAtIndex，addAtHead 和 addAtTail：
我们首先讨论 addAtIndex，因为伪头的关系 addAtHead 和 addAtTail 可以使用 addAtIndex 来完成。
这个想法很简单：
找到要插入位置节点的前驱节点。如果要在头部插入，则它的前驱节点就是伪头。如果要在尾部插入节点，则前驱节点就是尾节点。
通过改变 next 来插入节点。
toAdd.next = pred.next;
pred.next = toAdd;
deleteAtIndex：
和插入同样的道理。
找到要删除节点的前驱节点。
通过改变 next 来删除节点。
// delete pred.next
pred.next = pred.next.next;
get：
从伪头节点开始，向前走 index+1 步。
-
// index steps needed
-
// to move from sentinel node to wanted index
-
for(int i = 0; i < index + 1; ++i) curr = curr.next;
-
return curr.val;
全部代码：
-
public class ListNode {
-
int val;
-
ListNode next;
-
ListNode(int x) { val = x; }
-
}
-
-
class MyLinkedList {
-
int size;
-
ListNode head; // sentinel node as pseudo-head
-
public MyLinkedList() {
-
size = 0;
-
head = new ListNode(0);
-
}
-
-
/** Get the value of the index-th node in the linked list. If the index is invalid, return -1. */
-
public int get(int index) {
-
// if index is invalid
-
if (index < 0 || index >= size) return -1;
-
-
ListNode curr = head;
-
// index steps needed
-
// to move from sentinel node to wanted index
-
for(int i = 0; i < index + 1; ++i) curr = curr.next;
-
return curr.val;
-
}
-
-
/** Add a node of value val before the first element of the linked list. After the insertion, the new node will be the first node of the linked list. */
-
public void addAtHead(int val) {
-
addAtIndex(0, val);
-
}
-
-
/** Append a node of value val to the last element of the linked list. */
-
public void addAtTail(int val) {
-
addAtIndex(size, val);
-
}
-
-
/** Add a node of value val before the index-th node in the linked list. If index equals to the length of linked list, the node will be appended to the end of linked list. If index is greater than the length, the node will not be inserted. */
-
public void addAtIndex(int index, int val) {
-
// If index is greater than the length,
-
// the node will not be inserted.
-
if (index > size) return;
-
-
// [so weird] If index is negative,
-
// the node will be inserted at the head of the list.
-
if (index < 0) index = 0;
-
-
++size;
-
// find predecessor of the node to be added
-
ListNode pred = head;
-
for(int i = 0; i < index; ++i) pred = pred.next;
-
-
// node to be added
-
ListNode toAdd = new ListNode(val);
-
// insertion itself
-
toAdd.next = pred.next;
-
pred.next = toAdd;
-
}
-
-
/** Delete the index-th node in the linked list, if the index is valid. */
-
public void deleteAtIndex(int index) {
-
// if the index is invalid, do nothing
-
if (index < 0 || index >= size) return;
-
-
size--;
-
// find predecessor of the node to be deleted
-
ListNode pred = head;
-
for(int i = 0; i < index; ++i) pred = pred.next;
-
-
// delete pred.next
-
pred.next = pred.next.next;
-
}
-
}
复杂度分析
时间复杂度：
addAtHead：O(1)
addAtInder，get，deleteAtIndex: O(k)，其中 k指的是元素的索引。
addAtTail：O(N)，其中 N 指的是链表的元素个数。
空间复杂度：所有的操作都是 O(1)。
文章来源: fantianzuo.blog.csdn.net，作者：兔老大RabbitMQ，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。
原文链接：fantianzuo.blog.csdn.net/article/details/114489996
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