LeetCode707 设计链表

设计链表的实现。您可以选择使用单链表或双链表。单链表中的节点应该具有两个属性：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。如果要使用双向链表，则还需要一个属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点都是 0-index 的。

在链表类中实现这些功能：

• get(index)：获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
• addAtHead(val)：在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。
• addAtTail(val)：将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
• addAtIndex(index,val)：在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val  的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。
• deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

示例：

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

提示：

• 所有值都在 [1, 1000] 之内。
• 操作次数将在  [1, 1000] 之内。
• 请不要使用内置的 LinkedList 库。

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//章节 - 链表
//一、单链表/三、双链表
//1.设计链表
/*
算法思想：一个常规方法，
    1.坐标取结点函数，先判定index是否合法，然后从表头向后移动index个位置，找到要返回的结点即可。
    2.增加表头函数就比较简单了，新建一个头结点，next连上head，然后head重新指向这个新结点，同时size自增1。
    3.同样，对于增加表尾结点函数，首先遍历到表尾，然后在之后连上一个新建的结点，同时size自增1。
    4.根据位置来加结点，那么肯定还是先来判定index是否合法，然后再处理一个corner case，就是当index为0的时候，直接调用前面的表头加结点函数即可。然后就是往后遍历index-1个结点，这里为啥要减1呢，因为要加入结点的话，必须要知道加入位置前面一个结点才行，最后size还是要自增1。
    5.根据位置来删除结点，将cur的下一个结点指向cur的下下个结点，即实现删除。
*/
//算法实现：
/**
 * 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);
 */
class MyLinkedList {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyLinkedList() {
        head = NULL;
        size = 0;
    }

    /** Get the value of the index-th node in the linked list. If the index is invalid, return -1. */
    int get(int index) {    //获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
        if (index < 0 || index >= size)
            return -1;
        Node *cur = head;
        for (int i = 0; i < index; ++i)     //从表头向后移动index个位置
            cur = cur->next;
        return cur->val;
    }

    /** Add a node of value val before the first element of the linked list. After the insertion, the new node will be the first node of the linked list. */
    void addAtHead(int val) {   //在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。
        Node *t = new Node(val, head);  //新建一个头结点，next连上head
        head = t;   //head重新指向这个新结点
        ++size;
    }

    /** Append a node of value val to the last element of the linked list. */
    void addAtTail(int val) {   //将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
        Node *cur = head;
        while (cur->next)   //遍历到表尾
            cur = cur->next;
        cur->next = new Node(val, NULL);
        ++size;
    }

    /** Add a node of value val before the index-th node in the linked list. If index equals to the length of linked list, the node will be appended to the end of linked list. If index is greater than the length, the node will not be inserted. */
    void addAtIndex(int index, int val) {   /*在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val  的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。*/
        if (index < 0 || index > size)
            return;
        if (index == 0) {addAtHead(val); return;}   //
        if (index == size) {addAtTail(val); return;}    //
        Node *cur = head;
        for (int i = 0; i < index - 1; ++i)
            cur = cur->next;
        Node *t = new Node(val, cur->next); //t指向cur的下一个结点
        cur->next = t;  //cur的下一个结点指向t，注意，这两步顺序不能颠倒
        ++size;

    }

    /** Delete the index-th node in the linked list, if the index is valid. */
    void deleteAtIndex(int index) { //如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。
        if (index < 0 || index >= size)
            return;
        if (index == 0) {   //删除头结点
            head = head->next;
            --size;
            return;
        }
        Node *cur = head;
        for (int i = 0; i < index - 1; ++i)
            cur = cur->next;
            cur->next = cur->next->next;    //将cur的下一个结点指向cur的下下个结点，即实现删除
            --size;
    }
private:
    struct Node {   //结点定义
        int val;
        Node *next;
        Node(int x, Node* n): val(x), next(n) {}
    };
    Node *head, *tail;  //头、尾指针
    int size;   //链表大小
};

/*
算法思想：一个巧方法，
    利用内置的双向队列deque这个数据结构实现这些操作。
*/
//算法实现：
class MyLinkedList {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    MyLinkedList() {}

    /** Get the value of the index-th node in the linked list. If the index is invalid, return -1. */
    int get(int index) {
        return (index >= 0 && index < data.size()) ? data[index] : -1;
    }

    /** Add a node of value val before the first element of the linked list. After the insertion, the new node will be the first node of the linked list. */
    void addAtHead(int val) {
        data.push_front(val);
    }

    /** Append a node of value val to the last element of the linked list. */
    void addAtTail(int val) {
        data.push_back(val);
    }

    /** Add a node of value val before the index-th node in the linked list. If index equals to the length of linked list, the node will be appended to the end of linked list. If index is greater than the length, the node will not be inserted. */
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index < 0 || index > data.size())
            return;
        data.insert(data.begin() + index, val);
    }

    /** Delete the index-th node in the linked list, if the index is valid. */
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= data.size())
            return;
        data.erase(data.begin() + index);
    }

private:
    deque<int> data;
};