前言：
從今天開始要攻克算法專題了，今天是鏈表篇，關於鏈表相關的考題，不會太多涉及時間復雜度，而主要考察鏈表和指針操作；為啥大廠喜歡考察數據結構和算法？因為這些是對基本功的升華，不會考察數組指針、函數指針等，考一個鏈表，就能考察對指針的理解，我相信不理解指針，鏈表學起來很費勁！
一、簡介
我會一個模塊一個模塊進行學習和練習，練習時我會從leetcode上選題，都知道leetcode吧？是OJ中最權威的平台了，在上面可以找算法題和練習，很好的一個網站，每一個題都會說明leetcode的第幾題，方便大家查找和練習。
二、反轉鏈表
LeetCode上第206題：Reverse Linked List，官網是英文，但鑒於英文對一些人看起來比較費勁，翻譯成中文，如下：
反轉單鏈表。 例子: 輸入:1 - > 2 - > 3 - > 4 - > 5 - > NULL 輸出:5 - > 4 - > 3 - > 2 - > 1 - > NULL 跟進: 鏈表可以迭代或遞歸地反轉。你能實現這兩個嗎?
可能有人會想到直接去改鏈表節點里的值，這是不允許，一般都是操作next指針，去改變指針指向；畫圖進行講解，如下：
需要三個指針pre/cur/next去反轉，將2位置指向pre位置，pre指向1號位置，1號位置指向3號位置，這樣就可以進行反轉了。代碼如下：
struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} }; // 206. Reverse Linked List // https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/ // 時間復雜度: O(n) // 空間復雜度: O(1) class Solution { public: ListNode* reverseList(ListNode* head) { ListNode* pre = NULL; ListNode* cur = head; while(cur != NULL){ ListNode* next = cur->next; cur->next = pre; pre = cur; cur = next; } return pre; } };
我是按照LeetCode的格式進行編寫的，然后去LeetCode上去試一下，鑒於可能有人不知道怎么使用LeetCode，我簡單進行演示一下怎么使用：
第一步：百度leetcode，如下：
第二步：點擊“Create Account”，創建自己的用戶，需要填寫郵箱，需要點擊鏈接進行激活，否則刷題無法提交；剛開始寫的郵箱沒給我發郵件，又在個人資料里重新換了郵箱，就可以收到了；
第三步：在首頁找題，如果能記住題目，可以輸入題目進行搜索；也可以搜索題號，如206，也可以搜索到，如下圖：
第四步：提交代碼，我將上面寫的代碼放到leetcode，點擊右下角的“Submit Solution”,就可以看到下面的“Submission Solution：Accepted”，就表示通過了，如下圖：
這樣就OK了。
三、測試程序
這部分主要說明一下怎么去自己測試程序的運行？主要實現鏈表的創建、遍歷、銷毀（C++堆上內存要自己管理）。
1、創建鏈表
將數組傳給函數，根據數組實現鏈表賦值；還會傳入n創建多大的鏈表，代碼如下:
// 根據n個元素的數組arr創建一個鏈表, 並返回鏈表的頭 ListNode* createLinkedList(int arr[], int n){ if(n == 0) return NULL; ListNode* head = new ListNode(arr[0]); ListNode* curNode = head; for(int i = 1 ; i < n ; i ++){ curNode->next = new ListNode(arr[i]); curNode = curNode->next; } return head; }
注意：創建的鏈表，沒有真實的“頭結點”，就是只存一個開始指針的節點，所以刪除第一個節點要注意！
2、遍歷鏈表
通過頭結點進行遍歷鏈表，代碼如下：
// 打印以head為頭結點的鏈表信息內容 void printLinkedList(ListNode* head){ ListNode* curNode = head; while(curNode != NULL){ cout << curNode->val << " -> "; curNode = curNode->next; } cout << "NULL" << endl; return; }
3、銷毀鏈表
將創建時分配的內存釋放，代碼如下：
// 釋放以head為頭結點的鏈表空間 void deleteLinkedList(ListNode* head){ ListNode* curNode = head; while(curNode != NULL){ ListNode* delNode = curNode; curNode = curNode->next; delete delNode; } return; }
4、測試程序
對反轉鏈表代碼進行測試，整體代碼如下：
#include <iostream> using namespace std; /** * Definition for singly-linked list. */ struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} }; /// LinkedList 測試輔助函數 // 根據n個元素的數組arr創建一個鏈表, 並返回鏈表的頭 ListNode* createLinkedList(int arr[], int n){ if(n == 0) return NULL; ListNode* head = new ListNode(arr[0]); ListNode* curNode = head; for(int i = 1 ; i < n ; i ++){ curNode->next = new ListNode(arr[i]); curNode = curNode->next; } return head; } // 打印以head為頭結點的鏈表信息內容 void printLinkedList(ListNode* head){ ListNode* curNode = head; while(curNode != NULL){ cout << curNode->val << " -> "; curNode = curNode->next; } cout << "NULL" << endl; return; } // 釋放以head為頭結點的鏈表空間 void deleteLinkedList(ListNode* head){ ListNode* curNode = head; while(curNode != NULL){ ListNode* delNode = curNode; curNode = curNode->next; delete delNode; } return; } // 206. Reverse Linked List // https://leetcode.com/problems/reverse-linked-list/description/ // 時間復雜度: O(n) // 空間復雜度: O(1) class Solution { public: ListNode* reverseList(ListNode* head) { ListNode* pre = NULL; ListNode* cur = head; while(cur != NULL){ ListNode* next = cur->next; cur->next = pre; pre = cur; cur = next; } return pre; } }; int main(){ int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; int n = sizeof(arr)/sizeof(int); ListNode* head = createLinkedList(arr, n); printLinkedList(head); ListNode* head2 = Solution().reverseList(head); printLinkedList(head2); deleteLinkedList(head2); return 0; }
運行結果如下：
進行了反轉，沒有問題；
四、刪除鏈表元素
1、題目
LeetCode上第203題目：Remove Linked List Elements，題目如下：
從具有值val的整數鏈表中刪除所有元素。 例子: 輸入:1->2->6->3->4->5->6,val = 6 輸出:1 - > 2 - > 3 - > 4 - > 5
2、分析題目
先來分析一下題目，用圖來解釋如下：
假如刪除值為4的節點，先把4的next指針保存，在3號位置指向5，這完全沒有問題；但問題會發生在第一個節點位置，它沒有前一個節點，那怎么辦呢？在前面創建鏈表時也說過：沒有頭結點，所以使用虛擬頭結點！
代碼如下：
// 203. Remove Linked List Elements // https://leetcode.com/problems/remove-linked-list-elements/description/ // 使用虛擬頭結點 // 時間復雜度: O(n) // 空間復雜度: O(1) class Solution { public: ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) { // 創建虛擬頭結點 ListNode* dummyHead = new ListNode(0); dummyHead->next = head; ListNode* cur = dummyHead; while(cur->next != NULL){ if(cur->next->val == val){ ListNode* delNode = cur->next; cur->next = delNode->next; delete delNode; } else cur = cur->next; } ListNode* retNode = dummyHead->next; delete dummyHead; return retNode; } };
3、測試
測試程序也是上面的鏈表創建和遍歷，程序如下：
#include <iostream> using namespace std; ///Definition for singly-linked list. struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {} }; /// LinkedList Test Helper Functions ListNode* createLinkedList(int arr[], int n){ if(n == 0) return NULL; ListNode* head = new ListNode(arr[0]); ListNode* curNode = head; for(int i = 1 ; i < n ; i ++){ curNode->next = new ListNode(arr[i]); curNode = curNode->next; } return head; } void printLinkedList(ListNode* head){ if(head == NULL){ cout << "NULL" << endl; return; } ListNode* curNode = head; while(curNode != NULL){ cout << curNode->val; if(curNode->next != NULL) cout << " -> "; curNode = curNode->next; } cout << endl; return; } void deleteLinkedList(ListNode* head){ ListNode* curNode = head; while(curNode != NULL){ ListNode* delNode = curNode; curNode = curNode->next; delete delNode; } return; } // 203. Remove Linked List Elements // https://leetcode.com/problems/remove-linked-list-elements/description/ // 使用虛擬頭結點 // 時間復雜度: O(n) // 空間復雜度: O(1) class Solution { public: ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) { // 創建虛擬頭結點 ListNode* dummyHead = new ListNode(0); dummyHead->next = head; ListNode* cur = dummyHead; while(cur->next != NULL){ if(cur->next->val == val){ ListNode* delNode = cur->next; cur->next = delNode->next; delete delNode; } else cur = cur->next; } ListNode* retNode = dummyHead->next; delete dummyHead; return retNode; } }; int main() { int arr[] = {1, 2, 6, 3, 4, 5, 6}; int n = sizeof(arr) / sizeof(int); ListNode* head = createLinkedList(arr, n); printLinkedList(head); Solution().removeElements(head, 6); printLinkedList(head); deleteLinkedList(head); return 0; }
運行結果如下：
總結：
希望通過這篇博客，大家能對基本的鏈表算法題能輕松應對；歡迎點贊，不懂的歡迎隨時評論!多多支持，謝謝！