链表
链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是数据域，一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。链表的入口节点称为链表的头结点也就是head。
在刷leetcode的时候，链表的节点都默认定义好了，直接用就行了。但自己也要会写出来：
// 单链表
struct ListNode {
int val; // 节点上存储的元素
ListNode *next; // 指向下一个节点的指针
ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} // 节点的构造函数
};
如果不定义构造函数使用默认构造函数的话，在初始化的时候就不能直接给变量赋值！因此尽量自己把构造函数加上。构造函数使用 C++ 中的构造函数初始化列表语法，可以理解为：“创建一个ListNode对象，用x初始化val，用nullptr初始化next”。别忘了最后的｛｝，后面没有分号。
链表的增添和删除都是O(1)操作，也不会影响到其他节点。但是要注意，要是删除最后个节点，需要从头节点查找到倒数第二个节点，通过next指针进行删除操作，查找的时间复杂度是O(n)。因为链表节点在内存里不连续，每个节点只知道“下一个是谁”（单链表）。
NULL 和 nullptr 都表示“空指针”，但在 C++ 里推荐用 nullptr。nullptr 是 C++11 引入的专门的空指针字面量，类型是std::nullptr_t，只会转换成任意指针类型（或指向成员的指针），不会当成普通整数用，因此更安全。
203.移除链表元素
题目链接：https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/ 文章讲解：代码随想录 视频讲解：手把手带你学会操作链表 | LeetCode：203.移除链表元素
在单链表中移除头结点和移除其他节点的操作方式是不一样。因此可以通过设置一个虚拟头结点的方式，这样原链表的所有节点就都可以按照统一的方式进行移除了。
class Solution {
public:
ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head，这样方便后面做删除操作
ListNode* cur = dummyHead;//cur用来遍历链表,此处将cur初始指向虚拟头节点
while (cur->next != NULL) { //注意是while
if(cur->next->val == val) {
ListNode* tmp = cur->next; //用来保存被删节点的指针,以便后续释放内存
cur->next = cur->next->next;
delete tmp;
}
else {
cur = cur->next;
}
}
head = dummyHead->next;
delete dummyHead;
return head;
}
};
【注】 1、注意cur初始指向dummyHead还是dummyHead->next，此处将cur初始指向虚拟头节点dummyHead，因为在链表中想要删除某一元素，必须要知道它的前一个元素是什么。 2、为何最后要head = dummyHead->next？ 因为在删除过程中你可能把原来的第一个节点也删掉了（比如要删的值就在头部），此时原来的 head 已经不可靠了，而 dummyHead->next 永远指向“当前删除后链表的第一个有效节点”。 3、注意temp和dummyHead的释放
707.设计链表
题目链接：https://leetcode.cn/problems/design-linked-list/description/ 文章讲解：代码随想录 视频讲解：帮你把链表操作学个通透！LeetCode：707.设计链表
这道题目设计链表的五个接口：
- 获取链表第index个节点的数值
- 在链表的最前面插入一个节点
- 在链表的最后面插入一个节点
- 在链表第index个节点前面插入一个节点
- 删除链表的第index个节点
可以说这五个接口，已经覆盖了链表的常见操作，是练习链表操作非常好的一道题目。还是采用设置一个虚拟头结点再进行操作的方式，更为简便。
注意
class MyLinkedList {
public:
// 定义链表节点结构体
struct LinkedNode {
int val;
LinkedNode* next;
LinkedNode(int val):val(val), next(nullptr){}
}; //注意分号别忘了！！！
// 初始化链表
MyLinkedList() {
_dummyHead = new LinkedNode(0); // 这里定义的头结点 是一个虚拟头结点，而不是真正的链表头结点
_size = 0; //初始化size为0，此时链表未添加任何元素
}
// 获取到第index个节点数值，如果index是非法数值直接返回-1， 注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
//这里是获取节点值，不用考虑把dummyhead->next赋为head的事情
int get(int index) {
if (index > (_size – 1) || index < 0) //因为index是从0开始的，index最大到_size-1！！
return –1;
}
LinkedNode* cur = _dummyHead->next;
while(index—){ // 如果–index 就会陷入死循环
cur = cur->next;
}
return cur->val;
}
// 在链表最前面插入一个节点，插入完成后，新插入的节点为链表的新的头结点
void addAtHead(int val) {
LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
newNode->next = _dummyHead->next;
_dummyHead->next = newNode;
_size++; //记得size的更新
}
// 在链表最后面添加一个节点，因为要找到链表最后一个元素，因此需要遍历变量cur
void addAtTail(int val) {
LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
//注意此处不可以是dummyhead->next，因为若没有元素，dummyhead->next是nullptr
//此时cur == nullptr，紧接着访问cur->next就会空指针解引用（崩溃）
LinkedNode* cur = _dummyHead;
while(cur->next != nullptr){
cur = cur->next;
}
cur->next = newNode;
_size++; //记得size的更新
}
// 在第index个节点之前插入一个新节点，例如index为0，那么新插入的节点为链表的新头节点。
// 如果index 等于链表的长度，则说明是新插入的节点为链表的尾结点
// 如果index大于链表的长度，则返回空
// 如果index小于0，则在头部插入节点
void addAtIndex(int index, int val) {
if(index > _size) return; //注意这里是index>size，因为题目中说明index等于链表的长度，那么该节点会被追加到链表的末尾
if(index < 0) index = 0;
LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
LinkedNode* cur = _dummyHead;
while(index—) {
cur = cur->next;
}
newNode->next = cur->next;
cur->next = newNode;
_size++;
}
// 删除第index个节点，如果index 大于等于链表的长度，直接return，注意index是从0开始的
void deleteAtIndex(int index) {
if (index >= _size || index < 0) {
return;
}
LinkedNode* cur = _dummyHead;
while(index—) {
cur = cur ->next;
}
//跳出循环时，cur此时指向要删除元素的前一个元素（画简图易得）
LinkedNode* tmp = cur->next;
cur->next = cur->next->next;
delete tmp;
//delete命令指示释放了tmp指针原本所指的那部分内存，
//被delete后的指针tmp的值（地址）并非就是NULL，而是随机值。也就是被delete后，
//如果不再加上一句tmp=nullptr,tmp会成为乱指的野指针
//如果之后的程序不小心使用了tmp，会指向难以预想的内存空间
tmp=nullptr;
_size—;
}
// 打印链表
void printLinkedList() {
LinkedNode* cur = _dummyHead;
while (cur->next != nullptr) {
cout << cur->next->val << " ";
cur = cur->next;
}
cout << endl;
}
private:
int _size;
LinkedNode* _dummyHead;
};
【注】 1、注意索引从0开始，因此在获取到第index个节点数值的函数get中，index > (_size – 1)则返回错误。 2、插入和删除确定赋值关系时，可以画个图更清晰 3、记得size的更新增加时size++，删除时size– 4、由于链表是通过指针连接，因此想要找到第index个或最后一个元素，就需要定义一个cur进行遍历。 5、判断cur是指向dummyhead还是dummyhead->next，可以画个图，根据while里的终止条件判断。 6、先判断，再new 7、被delete后的指针tmp的值（地址）并非就是NULL，而是随机值。也就是被delete后，如果不再加上一句tmp=nullptr，tmp会成为乱指的野指针，如果之后的程序不小心使用了tmp，会指向难以预想的内存空间 8、构造函数中用的dummyhead 和 size要在在类中进行成员变量声明，声明成 private 的核心原因：封装（encapsulation）——它们是链表的“内部实现细节”，不应该让外部随便改，否则很容易把链表状态搞坏。
206.反转链表
题目链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list/description/ 文章讲解：代码随想录 视频讲解：帮你拿下反转链表 | LeetCode：206.反转链表 | 双指针法 | 递归法
双指针法
首先定义一个cur指针，指向头结点，再定义一个pre指针，初始化为null（翻转前pre是cur的前一个节点，翻转后是cur的后一个节点）。
class Solution {
public:
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点
ListNode* cur = head;
ListNode* pre = NULL;
while(cur) { //当cur遍历到末尾空指针，则循环结束
temp = cur->next; // 保存一下cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->next
cur->next = pre; // 翻转操作，指定cur->next之前要用temp保存当前cur的下一个元素，否则链表就断连了
// 更新pre和cur指针，一定要先移动pre后移动cur
pre = cur;
cur = temp;
}
return pre;
}
};
递归法
递归法直接写很难写，要对照着双指针写比较好。 递归写法就是：函数自己调用自己，把一个大问题拆成“更小规模的同类问题”，直到遇到“最小情况（终止条件）”为止，然后一层层返回结果。
递归的三要素：
函数定义：这个函数要解决什么子问题 终止条件：什么时候不再递归（否则会无限递归） 递归关系：当前问题怎么转成更小的问题
下面采用递归的思想，把双指针法的while变成“函数自己调用自己”。此题中递归的行为就是每一次pre和cur向右移动
class Solution {
public:
ListNode* reverse(ListNode* pre,ListNode* cur){
if(cur == NULL) return pre;
ListNode* temp = cur->next;
cur->next = pre;
// 可以和双指针法的代码进行对比，如下递归的写法：reverse(cur,temp)，其实就是做了这两步
// pre = cur; //cur替换pre
// cur = temp;//remp替换cur,即原本reverse（pre,cur)变为reverse(cur,temp)
return reverse(cur,temp);
}
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
// 和双指针法初始化是一样的逻辑
// ListNode* cur = head;
// ListNode* pre = NULL;
return reverse(NULL, head);
}
};
递归体逐行解释： (1) temp = cur->next 先把下一步要处理的节点保存下来（否则下一行把指针改了就可能找不到后面了）。 temp 相当于迭代里的“缓存 next”
(2) cur->next = pre 把当前节点 cur 的 next 指向 pre，实现“局部反转”： 当前节点被接到已反转链表的前面
(3) return reverse(cur, temp) 推进状态（非常关键）： 新的 pre 应该变成当前节点 cur（因为 cur 已经加入反转链表了） 新的 cur 应该变成 temp（继续处理下一节点）
总结
第三天学习了链表相关操作以及双指针操作和递归法。
