|
| 1 | +Linked List 代码模板与例题 |
| 2 | +1.单向链表代码模板(C++) |
| 3 | +```cpp |
| 4 | +#include <iostream> |
| 5 | +using namespace std; |
| 6 | + |
| 7 | +/* |
| 8 | + Node 表示“一个节点” |
| 9 | + 每个节点包含两部分: |
| 10 | + 1. data:存储的数据 |
| 11 | + 2. next:指向下一个节点的指针 |
| 12 | +*/ |
| 13 | +class Node { |
| 14 | +public: |
| 15 | + double data; // 当前节点存储的数据 |
| 16 | + Node* next; // 指向下一个 Node 的指针 |
| 17 | +}; |
| 18 | + |
| 19 | + |
| 20 | +/* |
| 21 | + List 表示“整条链表” |
| 22 | + 它不直接存所有数据,而是只保存一个 head 指针。 |
| 23 | + head 指向链表的第一个节点。 |
| 24 | +*/ |
| 25 | +class List { |
| 26 | +public: |
| 27 | + /* |
| 28 | + Constructor 构造函数 |
| 29 | + |
| 30 | + 创建一条空链表时,head 先指向 NULL。 |
| 31 | + NULL 表示现在链表里没有任何节点。 |
| 32 | + */ |
| 33 | + List() { |
| 34 | + head = NULL; |
| 35 | + } |
| 36 | + |
| 37 | + /* |
| 38 | + Destructor 析构函数 |
| 39 | +
|
| 40 | + 程序结束时,释放链表中所有通过 new 创建的节点。 |
| 41 | + 否则会产生 memory leak。 |
| 42 | + */ |
| 43 | + ~List() { |
| 44 | + Node* currNode = head; // 从第一个节点开始 |
| 45 | + Node* nextNode = NULL; // 用来暂存下一个节点 |
| 46 | + |
| 47 | + while (currNode != NULL) { |
| 48 | + nextNode = currNode->next; // 先保存下一个节点的位置 |
| 49 | + delete currNode; // 删除当前节点 |
| 50 | + currNode = nextNode; // 移动到下一个节点 |
| 51 | + } |
| 52 | + } |
| 53 | + |
| 54 | + /* |
| 55 | + 判断链表是否为空 |
| 56 | + |
| 57 | + 如果 head == NULL,说明链表没有第一个节点。 |
| 58 | + */ |
| 59 | + bool IsEmpty() { |
| 60 | + return head == NULL; |
| 61 | + } |
| 62 | + |
| 63 | + /* |
| 64 | + InsertNode(index, x) |
| 65 | + |
| 66 | + 功能: |
| 67 | + 在指定位置插入一个新节点,新节点的数据是 x。 |
| 68 | + |
| 69 | + index 的含义: |
| 70 | + index = 0:插入到最前面,成为新的第一个节点 |
| 71 | + index = 1:插入到第一个节点后面 |
| 72 | + index = 2:插入到第二个节点后面 |
| 73 | + |
| 74 | + 如果插入成功,返回新节点地址。 |
| 75 | + 如果插入失败,返回 NULL。 |
| 76 | + */ |
| 77 | + Node* InsertNode(int index, double x) { |
| 78 | + // index 不能是负数 |
| 79 | + if (index < 0) { |
| 80 | + return NULL; |
| 81 | + } |
| 82 | + |
| 83 | + /* |
| 84 | + currNode 用来找到“插入位置的前一个节点”。 |
| 85 | + |
| 86 | + 注意: |
| 87 | + 当 index = 0 时,不需要找前一个节点, |
| 88 | + 因为新节点要直接插到 head 前面。 |
| 89 | + */ |
| 90 | + int currIndex = 1; |
| 91 | + Node* currNode = head; |
| 92 | + |
| 93 | + /* |
| 94 | + 目标: |
| 95 | + 如果 index = 2,就要找到第 2 个节点; |
| 96 | + 如果 index = 3,就要找到第 3 个节点。 |
| 97 | + |
| 98 | + currNode 不断向后移动: |
| 99 | + currNode = currNode->next; |
| 100 | + */ |
| 101 | + while (currNode != NULL && index > currIndex) { |
| 102 | + currNode = currNode->next; |
| 103 | + //重要:currNode->next等价于:(*currNode).next |
| 104 | + currIndex++; |
| 105 | + } |
| 106 | + |
| 107 | + /* |
| 108 | + 如果 index > 0,但是 currNode == NULL, |
| 109 | + 说明想插入的位置超过了链表长度,插入失败。 |
| 110 | + */ |
| 111 | + if (index > 0 && currNode == NULL) { |
| 112 | + return NULL; |
| 113 | + } |
| 114 | + |
| 115 | + // 创建新节点 |
| 116 | + Node* newNode = new Node; |
| 117 | + newNode->data = x; |
| 118 | + |
| 119 | + /* |
| 120 | + 情况 1:插入到链表最前面 |
| 121 | + |
| 122 | + 原来: |
| 123 | + head -> A -> B -> NULL |
| 124 | + |
| 125 | + 插入 newNode 后: |
| 126 | + head -> newNode -> A -> B -> NULL |
| 127 | + */ |
| 128 | + if (index == 0) { |
| 129 | + newNode->next = head; // 新节点先指向原来的第一个节点 |
| 130 | + head = newNode; // head 再改成指向新节点 |
| 131 | + } |
| 132 | + |
| 133 | + /* |
| 134 | + 情况 2:插入到中间或末尾 |
| 135 | + |
| 136 | + 原来: |
| 137 | + currNode -> oldNext |
| 138 | + |
| 139 | + 插入后: |
| 140 | + currNode -> newNode -> oldNext |
| 141 | + */ |
| 142 | + else { |
| 143 | + newNode->next = currNode->next; // 新节点先接住后面的节点 |
| 144 | + currNode->next = newNode; // 前一个节点再指向新节点 |
| 145 | + } |
| 146 | + |
| 147 | + return newNode; |
| 148 | + } |
| 149 | + |
| 150 | + /* |
| 151 | + FindNode(x) |
| 152 | + |
| 153 | + 功能: |
| 154 | + 查找数据等于 x 的节点。 |
| 155 | + |
| 156 | + 如果找到,返回它的位置。 |
| 157 | + 如果找不到,返回 0。 |
| 158 | + |
| 159 | + 注意: |
| 160 | + 这里的位置从 1 开始,不是从 0 开始。 |
| 161 | + */ |
| 162 | + int FindNode(double x) { |
| 163 | + Node* currNode = head; // 从第一个节点开始找 |
| 164 | + int currIndex = 1; // 位置从 1 开始 |
| 165 | + |
| 166 | + /* |
| 167 | + 只要 currNode 不是 NULL, |
| 168 | + 并且当前节点的数据不是 x, |
| 169 | + 就继续往后找。 |
| 170 | + */ |
| 171 | + while (currNode != NULL && currNode->data != x) { |
| 172 | + currNode = currNode->next; |
| 173 | + currIndex++; |
| 174 | + } |
| 175 | + |
| 176 | + // 如果 currNode 不是 NULL,说明找到了 |
| 177 | + if (currNode != NULL) { |
| 178 | + return currIndex; |
| 179 | + } |
| 180 | + |
| 181 | + // 否则说明没找到 |
| 182 | + return 0; |
| 183 | + } |
| 184 | + |
| 185 | + /* |
| 186 | + DeleteNode(x) |
| 187 | + |
| 188 | + 功能: |
| 189 | + 删除第一个数据等于 x 的节点。 |
| 190 | + |
| 191 | + 如果删除成功,返回被删除节点的位置。 |
| 192 | + 如果没找到,返回 0。 |
| 193 | + */ |
| 194 | + int DeleteNode(double x) { |
| 195 | + Node* prevNode = NULL; // 当前节点的前一个节点 |
| 196 | + Node* currNode = head; // 当前正在检查的节点 |
| 197 | + int currIndex = 1; // 当前节点的位置 |
| 198 | + |
| 199 | + /* |
| 200 | + 找到 data == x 的节点。 |
| 201 | + 找的过程中,同时维护 prevNode 和 currNode。 |
| 202 | + |
| 203 | + prevNode 永远指向 currNode 的前一个节点。 |
| 204 | + */ |
| 205 | + while (currNode != NULL && currNode->data != x) { |
| 206 | + prevNode = currNode; |
| 207 | + currNode = currNode->next; |
| 208 | + currIndex++; |
| 209 | + } |
| 210 | + |
| 211 | + /* |
| 212 | + 如果 currNode == NULL, |
| 213 | + 说明整条链表找完了也没有 x。 |
| 214 | + */ |
| 215 | + if (currNode == NULL) { |
| 216 | + return 0; |
| 217 | + } |
| 218 | + |
| 219 | + /* |
| 220 | + 情况 1:删除的不是第一个节点 |
| 221 | + |
| 222 | + 原来: |
| 223 | + prevNode -> currNode -> nextNode |
| 224 | + |
| 225 | + 删除后: |
| 226 | + prevNode -> nextNode |
| 227 | + */ |
| 228 | + if (prevNode != NULL) { |
| 229 | + prevNode->next = currNode->next; |
| 230 | + delete currNode; |
| 231 | + } |
| 232 | + |
| 233 | + /* |
| 234 | + 情况 2:删除的是第一个节点 |
| 235 | + |
| 236 | + 原来: |
| 237 | + head -> currNode -> nextNode |
| 238 | + |
| 239 | + 删除后: |
| 240 | + head -> nextNode |
| 241 | + */ |
| 242 | + else { |
| 243 | + head = currNode->next; |
| 244 | + delete currNode; |
| 245 | + } |
| 246 | + |
| 247 | + return currIndex; |
| 248 | + } |
| 249 | + |
| 250 | + /* |
| 251 | + DisplayList() |
| 252 | + |
| 253 | + 功能: |
| 254 | + 打印链表中所有节点的数据, |
| 255 | + 并统计节点数量。 |
| 256 | + */ |
| 257 | + void DisplayList() { |
| 258 | + int num = 0; |
| 259 | + Node* currNode = head; |
| 260 | + |
| 261 | + while (currNode != NULL) { |
| 262 | + cout << currNode->data << endl; |
| 263 | + currNode = currNode->next; |
| 264 | + num++; |
| 265 | + } |
| 266 | + |
| 267 | + cout << "Number of nodes in the list: " << num << endl; |
| 268 | + } |
| 269 | + |
| 270 | +private: |
| 271 | + /* |
| 272 | + head 是整条链表的入口。 |
| 273 | + |
| 274 | + 如果: |
| 275 | + head == NULL |
| 276 | + |
| 277 | + 说明链表为空。 |
| 278 | + |
| 279 | + 如果: |
| 280 | + head -> 6 -> 7 -> 5 -> NULL |
| 281 | + |
| 282 | + 说明 head 指向第一个节点 6, |
| 283 | + 然后 6 的 next 指向 7, |
| 284 | + 7 的 next 指向 5, |
| 285 | + 5 的 next 指向 NULL。 |
| 286 | + */ |
| 287 | + Node* head; |
| 288 | +}; |
| 289 | + |
| 290 | + |
| 291 | +int main() { |
| 292 | + List list; |
| 293 | + |
| 294 | + /* |
| 295 | + 插入节点 |
| 296 | + 注意 index 的含义: |
| 297 | + |
| 298 | + InsertNode(0, 7.0) |
| 299 | + 表示把 7.0 插入到最前面。 |
| 300 | + |
| 301 | + InsertNode(1, 5.0) |
| 302 | + 表示把 5.0 插入到第一个节点后面。 |
| 303 | + */ |
| 304 | + list.InsertNode(0, 7.0); // 成功:7 |
| 305 | + list.InsertNode(1, 5.0); // 成功:7 -> 5 |
| 306 | + list.InsertNode(-1, 5.0); // 失败:index 不能是负数 |
| 307 | + list.InsertNode(0, 6.0); // 成功:6 -> 7 -> 5 |
| 308 | + list.InsertNode(8, 4.0); // 失败:index 超出链表长度 |
| 309 | + |
| 310 | + // 打印当前链表 |
| 311 | + list.DisplayList(); |
| 312 | + |
| 313 | + // 查找 5.0 |
| 314 | + if (list.FindNode(5.0) > 0) { |
| 315 | + cout << "5.0 found" << endl; |
| 316 | + } else { |
| 317 | + cout << "5.0 not found" << endl; |
| 318 | + } |
| 319 | + |
| 320 | + // 查找 4.5 |
| 321 | + if (list.FindNode(4.5) > 0) { |
| 322 | + cout << "4.5 found" << endl; |
| 323 | + } else { |
| 324 | + cout << "4.5 not found" << endl; |
| 325 | + } |
| 326 | + |
| 327 | + // 删除 7.0 |
| 328 | + list.DeleteNode(7.0); |
| 329 | + |
| 330 | + // 再次打印链表 |
| 331 | + list.DisplayList(); |
| 332 | + |
| 333 | + return 0; |
| 334 | +} |
| 335 | +``` |
| 336 | +________________________________________ |
| 337 | +2. 例题指引 |
| 338 | +顺序 题目 难度 对应知识点 |
| 339 | +1 203. Remove Linked List Elements |
| 340 | +Easy 删除指定值节点,对应 DeleteNode |
| 341 | +2 83. Remove Duplicates from Sorted List |
| 342 | +Easy 遍历链表,删除重复节点 |
| 343 | +3 876. Middle of the Linked List |
| 344 | +Easy 链表遍历,理解 currNode = currNode->next |
| 345 | +4 206. Reverse Linked List |
| 346 | +Easy 修改 next 指针 |
| 347 | +5 21. Merge Two Sorted Lists |
| 348 | +Easy 连接两个链表 |
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