1.题目

题目地址(707. 设计链表 - 力扣（LeetCode）)

https://leetcode.cn/problems/design-linked-list/

题目描述

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 。

2. 题解

2.1 单向链表

思路

对于从0开始的index, while(index--), 如果是 head开始就是 prev, 如果是 head->next开始就是 cur
了解一下ListNode定义

struct ListNode {
      int val;  //当前结点的值
      ListNode *next;  //指向下一个结点的指针
      ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  //初始化当前结点值为x,指针为空
  };

注意这里:
1.根据题意, addAtIndex中, 在添加时, 只是不处理大于size+1的所有index(size可以,因为刚好是末尾再加一个), 对于负数直接加在开头的!!!
2.在deleteAtIndex中, 在添加时, 对于需要处理的index范围是 0-size-1, 其余超出范围一律return不处理!

代码

• 语言支持：C++

C++ Code:

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->next;
        while(index--){
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }
    
    void addAtHead(int val) {
        addAtIndex(0, val);
    }
    
    void addAtTail(int val) {
        addAtIndex(size, val); // 本来是 size - 1, 但是这里往后加一个,所以是size
    }
    
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if(index > size) return;
        ListNode *prev = head;
        index = max(0, index); // 注意如果是负数, 并不是不加, 而是加在开头
        
        while(index--){
            prev = prev->next;
        }

        ListNode *newNode = new ListNode(val), *cur = prev->next;
        prev->next = newNode;
        newNode->next = cur;
        size++; // 更新长度
    }
    
    void deleteAtIndex(int index) {
        if(index < 0 || index >= size) return;
        
        ListNode *prev = head;
        while(index--){
            prev = prev->next;
        }

        ListNode *cur = prev->next;
        prev->next = cur->next;
        size--; // 更新长度
        delete cur;
        
    }
private:
    int size;
    ListNode *head;
};

/**
 * 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);
 */

复杂度分析

令 n 为数组长度。

• 时间复杂度：\(O(n)\)
• 空间复杂度：\(O(n)\)