此題涵蓋了鏈表的常見操作，是練習鏈表操作非常好的一道題目

此題涵蓋了鏈表的常見操作，是練習鏈表操作非常好的一道題目

此題涵蓋了鏈表的常見操作，是練習鏈表操作非常好的一道題目

題目描述：

設計鏈表的實現。您可以選擇使用單鏈表或雙鏈表。單鏈表中的節點應該具有兩個屬性：val?和?next。val?是當前節點的值，next?是指向下一個節點的指針/引用。如果要使用雙向鏈表，則還需要一個屬性?prev?以指示鏈表中的上一個節點。假設鏈表中的所有節點都是 0-index 的。

在鏈表類中實現這些功能：

get(index)：獲取鏈表中第?index?個節點的值。如果索引無效，則返回-1。
addAtHead(val)：在鏈表的第一個元素之前添加一個值為?val?的節點。插入后，新節點將成為鏈表的第一個節點。
addAtTail(val)：將值為?val 的節點追加到鏈表的最后一個元素。
addAtIndex(index,val)：在鏈表中的第?index?個節點之前添加值為?val??的節點。如果?index?等于鏈表的長度，則該節點將附加到鏈表的末尾。如果 index 大于鏈表長度，則不會插入節點。如果index小于0，則在頭部插入節點。
deleteAtIndex(index)：如果索引?index 有效，則刪除鏈表中的第?index 個節點。

參考Leetcode博主（題解里搜索c語言的題解，第一個就是）

超詳細

雖然博主講的很詳細了，而且看也看的懂，但是要是你僅僅只是停留在這表面的話，那遠遠是不夠的，實踐也是很重要的，特別是我們軟件行業，要的就是動手能力。

看懂了之后要跟著把代碼再敲一遍，敲了之后再加上自己的理解寫一篇文章是最好的，這樣就能加深你的理解，就算文章的內容和博主差不多，但是是你自己思考和動手寫的，結果肯定不一樣。

下面就來說說這題的思路和解法：

首先是要創建一個鏈表，先設置這個鏈表的頭節點，此節點是空虛的、虛無的，不代表節點意義的鏈表頭，我們不關注它的val只關注它的Next,掛的是真正鏈表的節點。

以下是創建鏈表的內容，詳細注解：

MyLinkedList* myLinkedListCreate() {/*1. 把我們的虛假鏈表頭malloc出來，之后它就是我們訪問、管理鏈表的入口*/MyLinkedList *obj = (MyLinkedList *)malloc(sizeof(MyLinkedList));/*2. 對虛假鏈表頭初始化，val隨便是多少都可以，我們方便而取0，以后也用不到；next為NULL，此時真正的鏈表是空的*/obj->val = 0;obj->next = NULL;/*3. 返回我們的鏈表入口*/return obj; }

鏈表創建好以后，現在就來實現第一個接口——增加頭節點。

此時就可能出現兩種情況：1.鏈表是空的；2.鏈表不是空的

第一種情況：如果鏈表是空的，那么處理起來就比較簡單，直接把Node掛在obj后面即可

第二種情況：鏈表不是空的，那就把現有的鏈表掛在Node后面，這樣就形成了一個新鏈表，最后再把新鏈表掛在鏈表頭的后面，相當于還是有個虛假鏈表頭，接下來的過程就和原來一樣了。

具體代碼實現：

void myLinkedListAddAtHead(MyLinkedList* obj, int val) {/*1. 初始化節點*/MyLinkedList *Node = (MyLinkedList *)malloc(sizeof(MyLinkedList));Node->val = val;Node->next = NULL;/*2. 分情況對待*/if (obj->next == NULL) {/*3. 如果原鏈表是空的，就直接把obj的next指向新節點*/obj->next = Node;return;} else {/*4. 如果原鏈表不是空的，我們先把原鏈表掛在Node節點屁股后面，形成新鏈表*/Node->next = obj->next;/*5. 再把新鏈表更新到obj這個入口上，也就是新鏈表掛在obj虛擬節點的屁股后面*/obj->next = Node;} }

這樣第一個接口就完成了，接下來完成第二個接口——獲取鏈表中第?index?個節點的值。如果索引無效，則返回-1。

1.首先分析無效的情況：①：index < 0 ②鏈表是空的任何索引都無效 ③Index超過了鏈表的長度

因為鏈表不想數組可以隨機存取，鏈表要進行遍歷才能到達指定的地方

此時問題來了，遍歷的終止條件是什么？

有兩種情況：

①：

while(list->next != NULL) {list = list->next; }

假設鏈表為 1->2->3->4->5
那么以這種方式進行遍歷，最后list會停在5這個節點。
5->next 是NULL，循環終止。

②：

while(list != NULL) {list = list->next; } 直接這么寫會不會在list->next這里取到空指針？ 理論上是不會的，因為list節點本身我們是malloc出來的，取next是ok的， 但是next指向的內容如果是NULL，等于我們將list賦值成NULL，然后會在下一個循環條件退出。

假設鏈表為 1->2->3->4->5
那么以這種方式進行遍歷，最后list會停在5這個節點的后面。
也就是最終，list停在了5后面的NULL上。

所以這兩種方式怎么選擇？
對我們來說，根據應用又有不同的情況：

1. 要遍歷鏈表，對其中的每一個節點都訪問到，并進行操作。
這種場景的意思是：
假設鏈表為 1->2->3->4->5
要對每個節點，1,2,3,4,5都進行某個操作后，再退出循環。
這種情況下，我們可以采用第二種方式，也就是最后list停在5后面的NULL節點上。
這樣，節點5也會在循環的里面，被操作到。

2. 遍歷鏈表的目的是找到尾節點，對尾節點進行操作。
這種場景的意思是：
假設鏈表為 1->2->3->4->5
要找到尾節點5，并對它進行操作。
要對一個節點進行操作，那我們必須停在它的上面。
這種情況要選擇第一種，最終list停在5節點上面，我們就可以對它進行操作。

分析到這里另一個接口——尾插就很容易寫出來了，用的就是第一種方式

具體代碼：

void myLinkedListAddAtTail(MyLinkedList* obj, int val) {/*1. 初始化新節點*/MyLinkedList *Node = (MyLinkedList *)malloc(sizeof(MyLinkedList));Node->val = val;Node->next = NULL;/*2. 不能改變obj本身的位置，所以我們創建一個新指針標記鏈表移動的當前臨時位置*//* 因為真實鏈表也可能是空的，所以我們從obj開始，如果是空的就相當于直接在obj后面加一個節點*/MyLinkedList *nowList = obj;/*3. 用第一種方式遍歷鏈表，使得臨時位置停在最后一個節點本身*/while (nowList->next != NULL) {nowList = nowList->next;}/*4. 對尾節點操作，把它的next指向新節點*/nowList->next = Node; }

?

另一個接口——獲取index的值

這時用的就是第二種方式了，停在節點后面

那么終止循環的條件又應該是什么呢？

兩種情況：

1. 鏈表當前的Node已經為NULL

2. Node還不是NULL，但是當前的位置已經達到了index

那么就應該有兩種寫法：

第一種寫法：

一。以當前Node為NULL作為外面的循環終止條件；以now位置為index作為break條件終止循環 int now = 0; while(list != NULL) {if (now == index) {return list->val;}list = list->next;now++; }循環結束后考慮，鏈表已經遍歷完了，now都沒有達到index，說明index無效，超過了鏈表的長度： return -1; （這里不需要判斷，因為循環處理，list要么是NULL，要么index無效，肯定是返回-1）

第二種寫法：

二。以當前位置now達到index位置作為循環終止條件，以鏈表當前Node為NULL作為break條件終止循環 int now = 0; while(now < index) {if (list == NULL) {return -1;}list = list->next;now++; }/*注意這里為什么要判斷。* 1. 考慮index == 0時，循環不會進入* 2. now++后，實際當前的list我們并不知道是不是NULL，必須判斷一下，也就是當前的now位置的list，沒有經過判斷* 我們只知道now位置現在就是index位置，但是不知道這個Node到底是不是NULL。*/ if (list != NULL) {return list->val; } return -1;

整個接口：

題目要求：get(index)：獲取鏈表中第 index 個節點的值。如果索引無效，則返回-1。int myLinkedListGet(MyLinkedList* obj, int index) {/*1. 對明顯的異常情況進行攔截。index < 0，以及真實鏈表是空的情況，直接返回-1*/if (index < 0 || obj->next == NULL) {return -1;}/*2. 定義一個now位置，從0開始； 取出真實鏈表作為0位置*/int now = 0;MyLinkedList *listNow = obj->next;/*3. 進行鏈表遍歷，我們采用的遍歷方式是取到節點本身* 循環終止條件： now位置達到index位置* break條件： 當前位置節點為空，直接返回-1* 遍歷過程： 每次取next節點，然后now位置后移* 循環結束后的判斷： 循環結束后，即取到了now位置為index位置的節點* 但是該節點是否是NULL沒有經過判斷，所以需要判斷* 如果該節點不為空，就是我們要找的，返回它的val* 如果為空，證明該節點雖然位置到了index，但是它剛好是空的，返回-1。*/while (now < index) {if (listNow == NULL) {return -1;}listNow = listNow->next;now++;}if (listNow != NULL) {return listNow->val;}return -1; }

實現增加一個節點接口：

基本過程：

1. 先初始化一個新節點

2. 找到index的前一個節點

3. 新節點的next指向index位置

4. index的前一個節點的next指向新節點

要思考的問題：

1. 異常情況： index < 0，題目要求負索引直接頭插，我們可以直接調用已經寫好的頭插函數
2. index等于鏈表長度，也就是index位置剛好是尾節點，這時候要尾插
3. index大于鏈表長度，也就是index位置是空的，不操作
4. 正常情況，新節點要在index位置插入。也就是我們要找到index - 1位置，完成上述基本插入操作。

關鍵問題就變成了找上一個節點

回憶上面分析的遍歷的問題，此時應該用第一種遍歷

此時的循環終止也有兩種情況：

1. list是最后一個節點，它的next是NULL。 now位置和index位置關系不明，但一定沒有超過index - 1

2. now位置是index的前一個位置。 在循環里跳出的，所以滿足list->next != NULL, list一定不是尾節點

完整實現：

void myLinkedListAddAtIndex(MyLinkedList* obj, int index, int val) {/*1. 如果是負索引，直接頭插*/if (index <= 0) {myLinkedListAddAtHead(obj, val);}/*2. now位置從0開始，鏈表遍歷從真實鏈表開始*/int now = 0;MyLinkedList *nowList = obj->next;/*3. 鏈表遍歷，停在每個節點本身，最后一個節點不為空。* break 條件： now位置達到index - 1位置*/while (nowList->next != NULL) {if (now == index - 1) {break;}nowList = nowList->next;now++;}/*如果不滿足now 位置是index - 1位置，一定是通過節點->next == NULL跳出循環的，又不滿足位置條件，index無效，不操作*/if (index - 1 != now) {return;}/*4. 初始化一個新節點，新節點的next指向index位置節點，即是當前節點(index - 1位置)的next* 然后將index - 1位置節點的next，指向新節點*/MyLinkedList *Node = (MyLinkedList *)malloc(sizeof(MyLinkedList));Node->val = val;Node->next = nowList->next;nowList->next = Node; }

最后一個接口——刪除節點

其實同插入是一樣的道理，只是操作上不一樣

完整實現：

void myLinkedListDeleteAtIndex(MyLinkedList* obj, int index) {/*1. 異常情況攔截：index < 0和真實鏈表為空的情況，直接退出*/if (index < 0 || obj->next == NULL) {return;}/*如果index 是 0，此時真實鏈表至少有一個節點，所以可以直接刪除第一個節點*/if (index == 0) {obj->next = obj->next->next;return;}/*2. now從0位置開始，取出真實鏈表，進行遍歷*/MyLinkedList *nowList = obj->next;int now = 0;/*3. 鏈表遍歷：* 循環終止條件： 當前節點已經是最后一個節點，它的next是NULL * break條件： 當前節點是index位置的前一個節點： now == index - 1* 循環結束后： 需滿足當前節點既不是最后一個節點，也是index位置的前一個位置，才進行刪除操作*/while (nowList->next != NULL) {if (now == index - 1) {break;}nowList = nowList->next;now++;}if (now == index - 1 && nowList->next != NULL) {nowList->next = nowList->next->next;} }

最后就是要考慮釋放空間的問題了。

如果直接從第一個節點釋放，那么后面的next就無法取到了，鏈斷掉以后，剩下的內存就再也無法訪問。

所以鏈表釋放內存必須從最后一個開始釋放，再釋放倒數第二個。
但是問題又來了，如果我們遍歷，取到最后一個節點釋放，但是鏈表是單向的，我們無法通過鏈表取到它上一個節點。

那怎么辦呢？
想到一個方法： 遞歸。

每次只要檢查到當前節點還有下一個節點，就先去釋放下一個節點。
如果沒有下一個節點了，就真正完成釋放。
然后逐層往回走，最后釋放整個鏈表。

遞歸需要確定終止條件，和每次的操作
終止條件：下一個節點是空，即Node->next == NULL
每次操作：Node->next = NULL;
free(Node);

完整實現：

void myNodeFree(MyLinkedList* Node) {if (Node->next != NULL) {myNodeFree(Node->next);Node->next = NULL;}free(Node);}void myLinkedListFree(MyLinkedList* obj) {myNodeFree(obj); }

想看更詳細的請移步Leetcode，707題c語言題解第一個。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的设计链表（Leetcode第707题）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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