【手繪漫畫】面試必考之手撕雙鏈表（解題模板和深度剖析），（LeetCode 707）

圖解算法與數據結構

1、前言

今天開始鏈表，這一講是單鏈表，下一講是雙鏈表。

下面一起來看看吧！！！

2、代碼

模板：

//C++雙向鏈表模板
class MyLinkedList{
private:
    struct ListNode{
        int val;
        ListNode *next,*prev;
        ListNode(int x):val(x),next(nullptr),prev(nullptr){}
    };
private:
    //頭節點尾節點都爲空，表示爲空鏈表
    ListNode *head,*tail;
    int size=0;
public:
    MyLinkedList():size(0),head(nullptr),tail(nullptr){}

    int get(int index){
        int i=0;
        ListNode *p=head;
        while(p&&i<index){
            p=p->next;
            i++;
        }
        if(p)return p->val;
        else return -1;
    }

    void addAtHead(int val){
        if(head!=nullptr){
            ListNode *node=new ListNode(val);
            node->next=head;
            head->prev=node;
            head=node;
        }
        else{
            head=new ListNode(val);
            tail=head;
        }
        ++size;
    }

    void addAtTail(int val){
        if(tail!=nullptr){
            ListNode *node=new ListNode(val);
            node->prev=tail;
            tail->next=node;
            tail=node;
        }
        else{
        	//尾節點爲空，那麼頭節點也爲空，然後首尾節點都爲新節點
            tail=new ListNode(val);
            head=tail;
        }
        ++size;
    }

    void addAtIndex(int index,int val){
        //首先排除三種特殊情況的index，然後剩下來的index肯定在鏈表內
        if(index<=0){
            addAtHead(val);
            return;
        }
        if(index==size){
            addAtTail(val);
            return;
        }
        if(index>size)return;
        ListNode *p=nullptr,*cur=head;
        int i=0;
        while(cur&&i<index){
            p=cur;
            cur=cur->next;
            i++;
        }
        ListNode *node=new ListNode(val);
        //由於前面已經將特殊情況的index排除了，現在的p和cur都有效，都在鏈表內
        p->next=node;
        node->prev=p;
        node->next=cur;
        cur->prev=node;
        size++;
    }

    void deleteAtIndex(int index){
        //鏈表爲空時，不能刪除
        if(!head)return;
        if(index==0)
        {
            ListNode *del=head;
            head=head->next;
            if(head){//鏈表有2個以上節點
                head->prev=nullptr;
            }
            else{//鏈表只有一個節點，將尾部制空
                tail=nullptr;
            }
            delete del;
            size--;
            return;
        }
        //index爲最後爲尾節點，我們需要刪除尾節點
        if(index==size-1){
            ListNode *del=tail;
            tail=tail->prev;
            //注意這裏不用處理tail爲空，因爲tail爲空的話，那麼鏈表只有單個節點
            //然而單個節點只能刪除0號節點，只有index爲0時才能刪除，
            //前面已經處理過了index爲0的情況了，所以這裏不在處理
            if(tail){
                tail->next=nullptr;
            }
            delete del;
            size--;
            return;
        }
        int i=0;
        ListNode *p=nullptr,*cur=head;
        while(cur){
            if(i==index){
                ListNode *del=cur;
                p->next=cur->next;
                if(cur->next){
                    cur->next->prev=p;
                }
                delete del;
                size--;
                return;
            }
            p=cur;
            cur=cur->next;
            ++i;
        }
    }

    int length(){
        return size;
    }
};

3、正文

雙鏈表以類似的方式工作，但還有一個引用字段，稱爲“prev”字段。有了這個額外的字段，就能夠知道當前結點的前一個結點。

首先初始化你的雙鏈表：

如果想在給定的結點之後添加新值，分三種情況：

• 頭結點；
  
• 尾結點；
  
• 任意位置；
  
  與單鏈表類似，添加操作的時間和空間複雜度都是 O(1)。
• 刪除現有結點
  
  如果我們想從雙鏈表中刪除一個現有的結點 cur，我們可以簡單地將它的前一個結點 prev 與下一個結點 next 鏈接起來。

與單鏈表不同，使用“prev”字段可以很容易地在常量時間內獲得前一個結點。因爲我們不再需要遍歷鏈表來獲取前一個結點，所以時間和空間複雜度都是O(1)。

4、實例

LeetCode 707，一個設計鏈表的題。


代碼如上。

/**
 * 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);
 */

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