算法訓(xùn)練第三天| 鏈表 Leetcode 203,707,206

代碼隨想錄算法訓(xùn)練第三天

今日任務(wù)

  • 鏈表理論基礎(chǔ)
  • 203.移除鏈表元素
  • 707.設(shè)計(jì)鏈表
  • 206.反轉(zhuǎn)鏈表

鏈表理論基礎(chǔ)

單向鏈表
雙向鏈表
循環(huán)鏈表-鏈表首尾相連借笙。循環(huán)鏈表可以用來解決約瑟夫環(huán)問題

鏈表節(jié)點(diǎn)

private class Node{
        int val;
        Node next;
        public Node(int v){
            this.val = v;
            this.next = null;
        }
        public Node(int val, Node next){
            this.val = val;
            this.next = next;
        }
    }

鏈表操作
鏈表的插入與刪除只需改變節(jié)點(diǎn)的next指針医舆,復(fù)雜度均為O(1)。 鏈表的查詢則需要通過next指針逐一遍歷,復(fù)雜度為O(n)

與數(shù)組操作對比

/ 插入/刪除 查詢 適應(yīng)場景
鏈表 O(1) O(n) 數(shù)量不固定,增刪頻繁,查詢較少
數(shù)組 O(n) O(1) 數(shù)量固定萍诱,查詢頻繁,增刪較少

203. 移除鏈表元素

方法一: 遞歸
對于給定的鏈表污呼,首先對除了頭節(jié)點(diǎn) head以外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行刪除操作,然后判斷 head 的節(jié)點(diǎn)值是否等于給定的val包竹。如果 head 的節(jié)點(diǎn)值等于 val燕酷,則
head 需要被刪除,因此刪除操作后的頭節(jié)點(diǎn)為 head.next周瞎;如果
head 的節(jié)點(diǎn)值不等于 val苗缩,則 head 保留,因此刪除操作后的頭節(jié)點(diǎn)還是
head声诸。上述過程是一個(gè)遞歸的過程酱讶。

遞歸的終止條件是
head 為空,此時(shí)直接返回 head彼乌。當(dāng) head 不為空時(shí)泻肯,遞歸地進(jìn)行刪除操作渊迁,然后判斷 head 的節(jié)點(diǎn)值是否等于 val 并決定是否要?jiǎng)h除 head。

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        //recursive
        if(head == null) return head;

        head.next = removeElements(head.next, val);
        return head.val == val? head.next : head;
    }
}

復(fù)雜度分析
time: O(n) 遍歷鏈表一次
space: O(n) 用到遞歸棧灶挟,最多不超過n

方法二: 迭代
移除頭結(jié)點(diǎn)和移除其他節(jié)點(diǎn)的操作是不一樣的琉朽,因?yàn)殒湵淼钠渌?jié)點(diǎn)都是通過前一個(gè)節(jié)點(diǎn)來移除當(dāng)前節(jié)點(diǎn),而頭結(jié)點(diǎn)沒有前一個(gè)節(jié)點(diǎn)稚铣。
可以設(shè)置一個(gè)虛擬頭結(jié)點(diǎn) dummyNode箱叁,這樣原鏈表的所有節(jié)點(diǎn)就都可以按照統(tǒng)一的方式進(jìn)行移除了。最后返回的時(shí)候記得返回 dummyNode.next 才是原來的頭結(jié)點(diǎn)

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        ListNode dummyNode = new ListNode(0);
        ListNode curr = dummyNode;
        dummyNode.next = head;

        while(curr.next != null){
            if(curr.next.val == val){
                curr.next = curr.next.next;
            }else{
                curr = curr.next;
            }
        }
        return dummyNode.next;
    }
}

或者設(shè)置一個(gè)prev 變量

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        ListNode dummyHead = new ListNode();
        dummyHead.next = head;
        ListNode prev = dummyHead;
        ListNode curr = head;
        
        while(curr != null){
            if(curr.val == val){
                prev.next = curr.next;
            }else{
                prev = curr;
            }
            
            curr = curr.next;
        }
        return dummyHead.next;
    }
}

復(fù)雜度分析
time: O(n) 遍歷鏈表一次
space: O(1)

707. 設(shè)計(jì)鏈表

Medium難度

  1. 單向鏈表實(shí)現(xiàn)
class MyLinkedList {
    private int size;     //鏈表元素的個(gè)數(shù)
    private ListNode head; //虛擬頭指針
    
    private class ListNode{
        int val;
        ListNode next;
        ListNode(int v){
            this.val = v;
        }
        ListNode(int v, ListNode n){
            this.val = v;
            this.next = n;
        }
    }

    public MyLinkedList() {
         size = 0;
         head = new ListNode(0);
    }
    
    public int get(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) return -1;
        ListNode cur = head;
        for(int i = 0; i <= index; i++){ ////包含一個(gè)虛擬頭節(jié)點(diǎn)惕医,所以查找第 index+1 個(gè)節(jié)點(diǎn)
           cur = cur.next; 
        }
        return cur.val;
    }
    
    public void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    public void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val);
    }
    
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index > size) return;
        index = Math.max(0, index); //if index < 0, insert left
        
        ListNode prev = head;
        ListNode toAdd = new ListNode(val);
        for(int i = 0; i < index; i++){
            prev = prev.next;
        }
        toAdd.next = prev.next;
        prev.next = toAdd;
        size++;
    }
    
    public void deleteAtIndex(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) return;
        ListNode prev = head;
        for(int i = 0; i < index ; i++){
            prev = prev.next;
        }
        prev.next = prev.next.next;
        size--;
    }
}

/**
 * Your MyLinkedList object will be instantiated and called as such:
 * MyLinkedList obj = new MyLinkedList();
 * int param_1 = obj.get(index);
 * obj.addAtHead(val);
 * obj.addAtTail(val);
 * obj.addAtIndex(index,val);
 * obj.deleteAtIndex(index);
 */

復(fù)雜度分析
初始化O(1)耕漱; get(index) 為 O(index);addAtHead 為 O(1); addAtTail 為O(index)抬伺; deleteAtIndex 為O(n)

  1. 雙向鏈表實(shí)現(xiàn)
class MyLinkedList {
    private int size;
    ListNode head, tail;

    private class ListNode{
        int val;
        ListNode prev;
        ListNode next;
        ListNode(int val){
            this.val = val;
        }
    }
    public MyLinkedList() {
       size = 0;
       head = new ListNode(0);
       tail = new ListNode(0);
       head.next = tail;
       tail.prev = head;
    }

    /** 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 < 0 || index >= size) return -1;
        ListNode cur;
        if(index <= size/2){
            cur = head;
            //index position closer to head, start from head
            for(int i = 0; i <= index; i++ ){
                cur = cur.next;
            }
        }else{
            //index position closer to tail, start from tail
            cur = tail;
            for(int i = 0; i < size - index; i++){
                cur = cur.prev;
            }
        }
        return cur.val;

    }

    public void addAtHead(int val) {
         addAtIndex(0, val);
    }

    public void addAtTail(int val) {
         addAtIndex(size, val);
    }

    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size) return;
        index = Math.max(0, index);
        ListNode pred, succ;
        if(index <= size/2){
            pred = head;
            //index position closer to head, start from head
            for(int i = 0; i < index; i++ ){
                pred = pred.next;
            }
            succ = pred.next;
        }else{
            //index position closer to tail, start from tail
            succ = tail;
            for(int i = 0; i < size - index; i++){
                succ = succ.prev;
            }
            pred = succ.prev;
        }
        ListNode nodeToAdd = new ListNode(val);
        nodeToAdd.prev = pred;
        nodeToAdd.next = succ;
        pred.next = nodeToAdd;
        succ.prev = nodeToAdd;

        size++;
    }

    public void deleteAtIndex(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) return;
        ListNode pred, succ;
        if(index <= size/2){
            pred = head;
            //index position closer to head, start from head
            for(int i = 0; i < index; i++ ){
                pred = pred.next;
            }
            succ = pred.next.next;
        }else{
            //index position closer to tail, start from tail
            succ = tail;
            for(int i = 0; i < size - index - 1; i++){ //注意邊界
                succ = succ.prev;
            }
            pred = succ.prev.prev;
        }
        pred.next = succ;
        succ.prev = pred;
        size--;
    }
}

/**
 * Your MyLinkedList object will be instantiated and called as such:
 * MyLinkedList obj = new MyLinkedList();
 * int param_1 = obj.get(index);
 * obj.addAtHead(val);
 * obj.addAtTail(val);
 * obj.addAtIndex(index,val);
 * obj.deleteAtIndex(index);
 */

208. 反轉(zhuǎn)鏈表

鏈表操作建議畫圖輔助更直觀

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode prev = null;
        ListNode curr = head;
        ListNode tempNext = null;
        while(curr != null){
            //reverse
            tempNext = curr.next;
            curr.next = prev;
            //point to next position
            prev = curr;
            curr = tempNext;
        }
        //now curr point to null, return prev
        return prev;
    }
}

時(shí)間復(fù)雜度 O(n)
空間復(fù)雜度 O(1)

最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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