leetcode--设计链表

707.设计链表

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 。

单链表 

// 定义链表节点类
class ListNode {
    int val; // 节点存储的值
    ListNode next; // 指向下一个节点的指针

    // 无参构造方法
    ListNode() {}

    // 带参数构造方法
    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

// 实现单链表的类
class MyLinkedList {
    int size; // 链表的长度（节点数）
    ListNode head; // 虚拟头节点，方便统一操作

    // 初始化链表
    MyLinkedList() {
        head = new ListNode(0); // 初始化虚拟头节点
        size = 0; // 初始化链表长度为 0
    }

    // 获取指定索引处的值
    public int get(int index) {
        // 如果索引非法，返回 -1
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }

        // 从虚拟头节点的下一个节点开始遍历
        ListNode cur = head.next;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next; // 移动到下一个节点
        }

        // 返回指定节点的值
        return cur.val;
    }

    // 在链表头部插入值为 val 的节点
    public void addAtHead(int val) {
        // 创建新节点
        ListNode cur = new ListNode(val);
        // 新节点的 next 指向当前链表的第一个节点
        cur.next = head.next;
        // 虚拟头节点的 next 指向新节点
        head.next = cur;
        // 链表长度加 1
        size++;
    }

    // 在链表尾部插入值为 val 的节点
    public void addAtTail(int val) {
        // 创建新节点
        ListNode cur = head; // 从虚拟头节点开始遍历
        ListNode tail = new ListNode(val); // 新的尾部节点

        // 遍历链表找到最后一个节点
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            cur = cur.next;
        }

        // 将最后一个节点的 next 指向新节点
        cur.next = tail;
        // 链表长度加 1
        size++;
    }

    // 在指定索引处插入值为 val 的节点
    public void addAtIndex(int index, int val) {
        // 如果索引超过当前链表长度，不进行插入操作
        if (index > size) {
            return;
        }
        // 如果索引小于 0，将索引置为 0
        if (index < 0) {
            index = 0;
        }

        // 创建新节点
        ListNode cur = head; // 从虚拟头节点开始遍历
        ListNode addNode = new ListNode(val); // 要插入的节点

        // 遍历到指定索引位置的前一个节点
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }

        // 插入新节点
        addNode.next = cur.next; // 新节点的 next 指向当前索引位置的节点
        cur.next = addNode; // 当前节点的 next 指向新节点
        size++; // 链表长度加 1
    }

    // 删除指定索引处的节点
    public void deleteAtIndex(int index) {
        // 如果索引非法，不进行删除操作
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }

        // 从虚拟头节点开始遍历
        ListNode cur = head;
        // 遍历到指定索引位置的前一个节点
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            cur = cur.next;
        }

        // 删除节点：当前节点的 next 指向被删除节点的下一个节点
        cur.next = cur.next.next;
        size--; // 链表长度减 1
    }
}

双链表

class ListDoubleNode{
    int val;
    ListDoubleNode prev,next;
    ListDoubleNode(){};
    ListDoubleNode(int val){this.val=val;};
}
class MyLinkedListSolution1 {
    int size;
    ListDoubleNode head,tail;

    public MyLinkedListSolution1() {
        //初始化操作
        this.size = 0;
        this.head = new ListDoubleNode(0);
        this.tail = new ListDoubleNode(0);
        //这一步非常关键，否则在加入头结点的操作中会出现null.next的错误！！！
        head.next=tail;
        tail.prev=head;
    }

    public int get(int index) {
        //判断index是否有效
        if(index>=size){
            return -1;
        }
        ListDoubleNode cur = this.head;
        //判断是哪一边遍历时间更短
        if(index >= size / 2){
            //tail开始
            cur = tail;
            for(int i=0; i< size-index; i++){
                cur = cur.prev;
            }
        }else{
            for(int i=0; i<= index; i++){
                cur = cur.next;
            }
        }
        return cur.val;
    }

    public void addAtHead(int val) {
        //等价于在第0个元素前添加
        addAtIndex(0,val);
    }

    public void addAtTail(int val) {
        //等价于在最后一个元素(null)前添加
        addAtIndex(size,val);
    }

    public void addAtIndex(int index, int val) {
        //index大于链表长度
        if(index>size){
            return;
        }

        size++;
        //找到前驱
        ListDoubleNode pre = this.head;
        for(int i=0; i<index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        //新建结点
        ListDoubleNode newNode = new ListDoubleNode(val);
        newNode.next = pre.next;
        pre.next.prev = newNode;
        newNode.prev = pre;
        pre.next = newNode;

    }

    public void deleteAtIndex(int index) {
        //判断索引是否有效
        if(index>=size){
            return;
        }
        //删除操作
        size--;
        ListDoubleNode pre = this.head;
        for(int i=0; i<index; i++){
            pre = pre.next;
        }
        pre.next.next.prev = pre;
        pre.next = pre.next.next;
    }
}