力扣707题解：设计链表（java）

力扣707题解：设计链表

引言

LeetCode是一个广受欢迎的在线编程平台，它提供了大量的算法题目供程序员练习和挑战。第707题要求我们设计一个链表，这个链表支持以下操作：get、addAtHead、addAtTail、addAtIndex、deleteAtIndex。本文将详细介绍如何使用Java实现这个链表。

题目描述

设计一个链表，支持以下所有操作，以供以后使用：

• get(index)：获取链表中第 index 个节点的值（索引从1开始）。
• addAtHead(val)：在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的新节点。
• addAtTail(val)：在链表的最后一个元素之后添加一个值为 val 的新节点。
• addAtIndex(index, val)：在链表中的第 index 个节点之前添加一个值为 val 的新节点。
• deleteAtIndex(index)：如果索引在1到n之间（含1和n），则删除链表中的第 index 个节点。

问题分析

为了实现这个链表，我们可以使用一个内部类ListNode来表示链表的节点，每个节点包含一个值和一个指向下一个节点的指针。链表类本身需要维护一个头节点指针，以及链表的长度。

算法设计

1. 初始化：链表初始化时，使用一个哑节点作为头节点，实际的数据存储从哑节点的下一个节点开始。
2. get(index)：遍历链表，直到找到索引为index的节点。
3. addAtHead(val)：创建新节点，将其插入到头节点之后。
4. addAtTail(val)：遍历到尾节点，将新节点添加到尾节点之后。
5. addAtIndex(index, val)：如果索引为1，使用addAtHead；如果索引等于链表长度，使用addAtTail；否则，找到索引前一个节点，将新节点插入。
6. deleteAtIndex(index)：如果索引为1，删除头节点的下一个节点；否则，找到索引前一个节点，将其next指针指向要删除节点的下一个节点。

Java实现

    //size存储链表元素的个数
    int size;
    //虚拟头结点
    ListNode head;

    //初始化链表
    public MyLinkedList() {
        size = 0;
        head = new ListNode(0);
    }

    //获取第index个节点的数值，注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
    public int get(int index) {
        //如果index非法，返回-1
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        ListNode currentNode = head;
        //包含一个虚拟头节点，所以查找第 index+1 个节点
        for (int i = 0; i <= index; i++) {
            currentNode = currentNode.next;
        }
        return currentNode.val;
    }

    //在链表最前面插入一个节点，等价于在第0个元素前添加
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }

    //在链表的最后插入一个节点，等价于在(末尾+1)个元素前添加
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }

    // 在第 index 个节点之前插入一个新节点，例如index为0，那么新插入的节点为链表的新头节点。
    // 如果 index 等于链表的长度，则说明是新插入的节点为链表的尾结点
    // 如果 index 大于链表的长度，则返回空
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size) {
            return;
        }
        if (index < 0) {
            index = 0;
        }
        size++;
        //找到要插入节点的前驱
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        ListNode toAdd = new ListNode(val);
        toAdd.next = pred.next;
        pred.next = toAdd;
    }

    //删除第index个节点
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        size--;
        if (index == 0) {
            head = head.next;
	    return;
        }
        ListNode pred = head;
        for (int i = 0; i < index ; i++) {
            pred = pred.next;
        }
        pred.next = pred.next.next;
    }
}

注意事项

• 使用哑节点可以简化边界条件的处理。
• 在addAtIndex和deleteAtIndex方法中，需要根据索引值选择不同的插入或删除策略。

结语

LeetCode第707题是一个链表操作的综合题目，通过这个问题，我们可以加深对链表操作的理解。掌握这个问题的解法，对于解决其他链表相关问题非常有帮助。