设计链表

707. 设计链表 - 力扣（LeetCode）

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。如果index小于0，则在头部插入节点。

• deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

获取第n个节点的值

思路，设置一个虚拟头节点

实现单向链表，即每个节点仅存储本身的值和后继节点。除此之外，我们还需要一个哨兵（sentinel）节点作为头节点，和一个 size 参数保存有效节点数。

初始化时，只需创建头节点 head 和 size 即可。

实现 get(index) 时，先判断index有效性，再通过循环来找到对应的节点的值。

//实现 get(index) 时，先判断有效性，再通过循环来找到对应的节点的值。
    //注意index是从0开始的，第0个节点就是虚拟头结点
    public int get(int index) {
        //如果index非法，返回-1，index区间在[0,size)
        if (index < 0 || index >= size) {
            return -1;
        }
        ListNode cur = head;
        //注意要拿到第n个节点的值，那我们就需要找到它的前一个节点
        //index 是第几个节点，所以第0个节点是虚拟头节点，
        //所以index=0的时候，查找第 index+1 个节点（就是找第一个节点，也就是索引为0）
        for (int i = 0; i <= index; i++) {
            cur = cur.next;
        }
        return cur.val;
    }

头部插入节点

要在头部节点添加一个节点，首先要拿到最前面的节点的前一个节点指针

添加操作要先让新节点指向旧的节点，再让head.next指向新节点，否则

    public void addAtHead(int val) {
        ListNode newNode = new ListNode(val,head.next);
        head.next = newNode;
        size++;
    }

尾部插入节点

思路是找到链表最后一个节点，让他的指针指向新节点就好了，问题是链表的最后一个节点是未知的，需要从头开始找。

    public void addAtTail(int val) {
        // 1. 创建新节点
        ListNode newNode = new ListNode(val);
        // 2. 从头节点开始遍历
        ListNode cur = head;
        // 3. 找到最后一个节点（next为null的节点）
        while (cur.next != null) {
            cur = cur.next;
        }
        // 4. 将新节点连接到链表末尾
        cur.next = newNode;
        // 5. 链表长度增加
        size++;
    }

第n个节点前插入节点

    public void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index < 0 || index > size) {
            return;
        }

        //找到要插入节点的前驱
        ListNode pre = head;
        //如果i=0会跳过循环
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pre = pre.next;
        }
        //如果i=0也可以直接调用addAtHead
        ListNode newNode = new ListNode(val,pre.next);
        pre.next = newNode;
        size++;
    }

删除第n个节点

拿到要删除的节点的上一个指针即可

    public void deleteAtIndex(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            return;
        }

        //因为有虚拟头节点，所以不用对index=0的情况进行特殊处理
        ListNode pre = head;
        for (int i = 0; i < index; i++) {
            pre = pre.next;
        }
        pre.next = pre.next.next;
        size--;
    }

总结：增加、删除节点，都要拿到上一个节点的指针

移除链表

203. 移除链表元素 - 力扣（LeetCode）

删除就是指针指向跳过被删除的节点，利用一个哨兵节点

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        ListNode s = new ListNode(-1,head);
        ListNode p1 = s;
        ListNode p2 = s.next;
        while(p2!=null){
            if(p2.val==val){
                //找到要删除的节点了，p2向后移
                p1.next = p2.next;
                p2 = p2.next;
            }else{
                //没找到，p1和p2向后平移
                p1 = p1.next;
                p2 = p2.next;
            }
        }
        return s.next;
    }
}

反转链表

206. 反转链表 - 力扣（LeetCode）

双指针+临时变量

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {    
        if (head == null || head.next == null) { // 如果链表为空或只有一个节点，直接返回
            return head;
        }
        
        ListNode current = head;       // 当前正在处理的节点
        ListNode nextNode = head.next; // 下一个要处理的节点（临时存储）
        ListNode newHead = head;       // 新链表的头节点
        
        while (nextNode != null) {
            current.next = nextNode.next; // 断开当前节点与下一个节点的连接
            nextNode.next = newHead;      // 反转指针，使下一个节点指向新链表的头部
            newHead = nextNode;           // 更新新链表的头部
            nextNode = current.next;     // 移动到下一个待处理的节点
        }
        
        return newHead; // 返回反转后的链表头
    }
}