问题描述

你可以选择使用单链表或者双链表，设计并实现自己的链表。

单链表中的节点应该具备两个属性：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。

如果是双向链表，则还需要属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点下标从 0 开始。

实现 MyLinkedList 类：

  • MyLinkedList() 初始化 MyLinkedList 对象。
  • int get(int index) 获取链表中下标为 index 的节点的值。如果下标无效，则返回 -1 。
  • void addAtHead(int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中第一个元素之前。在插入完成后，新节点会成为链表的第一个节点。
  • void addAtTail(int val) 将一个值为 val 的节点追加到链表中作为链表的最后一个元素。
  • void addAtIndex(int index, int val) 将一个值为 val 的节点插入到链表中下标为 index 的节点之前。如果 index 等于链表的长度，那么该节点会被追加到链表的末尾。如果 index 比长度更大，该节点将 不会插入 到链表中。
  • void deleteAtIndex(int index) 如果下标有效，则删除链表中下标为 index 的节点。

示例：

输入
[“MyLinkedList”, “addAtHead”, “addAtTail”, “addAtIndex”, “get”, “deleteAtIndex”, “get”]
[[], [1], [3], [1, 2], [1], [1], [1]]
输出
[null, null, null, null, 2, null, 3]

解释
MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
myLinkedList.addAtHead(1);
myLinkedList.addAtTail(3);
myLinkedList.addAtIndex(1, 2); // 链表变为 1->2->3
myLinkedList.get(1); // 返回 2
myLinkedList.deleteAtIndex(1); // 现在，链表变为 1->3
myLinkedList.get(1); // 返回 3

提示：

  • 0 <= index, val <= 1000
  • 请不要使用内置的 LinkedList 库。
  • 调用 get、addAtHead、addAtTail、addAtIndex 和 deleteAtIndex 的次数不超过 2000 。

核心思路

这道题目设计链表的五个接口：

  • 获取链表第index个节点的数值
  • 在链表的最前面插入一个节点
  • 在链表的最后面插入一个节点
  • 在链表第index个节点前面插入一个节点
  • 删除链表的第index个节点

实现要点

链表操作的两种方式：

  1. 直接使用原来的链表来进行操作。
  2. 设置一个虚拟头结点在进行操作。

code

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
class MyLinkedList {
public:
    MyLinkedList() {
        this->size = 0;
        this->head = new ListNode(0);
    }

    int get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        ListNode *cur = head;
        for (int i = 0; i <= index; i++) {
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }

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

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

    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > size) {
            return;
        }
        index = max(0, index);
        size++;
        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;
    }

    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }
        size--;
        ListNode *pred = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pred = pred->next;
        }
        ListNode *p = pred->next;
        pred->next = pred->next->next;
        delete p;
    }
private:
    int size;
    ListNode *head;
};
  • 时间复杂度: 涉及 index 的相关操作为 O(index)O(index), 其余为 O(1)O(1)
  • 空间复杂度: O(n)O(n)