0707. 设计链表【中等】

• 1. 📝 题目描述
• 2. 🎯 s.1 - 单链表

1. 📝 题目描述

• leetcode

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. 🎯 s.1 - 单链表

c

typedef struct Node {
    int val;
    struct Node* next;
} Node;

typedef struct {
    Node* head;
    int size;
} MyLinkedList;

MyLinkedList* myLinkedListCreate() {
    MyLinkedList* obj = (MyLinkedList*)calloc(1, sizeof(MyLinkedList));
    return obj;
}

int myLinkedListGet(MyLinkedList* obj, int index) {
    if (index < 0 || index >= obj->size) return -1;
    Node* cur = obj->head;
    for (int i = 0; i < index; i++) cur = cur->next;
    return cur->val;
}

void myLinkedListAddAtIndex(MyLinkedList* obj, int index, int val) {
    if (index > obj->size) return;
    if (index < 0) index = 0;
    Node* node = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    node->val = val; node->next = NULL;
    if (index == 0) {
        node->next = obj->head;
        obj->head = node;
    } else {
        Node* prev = obj->head;
        for (int i = 0; i < index - 1; i++) prev = prev->next;
        node->next = prev->next;
        prev->next = node;
    }
    obj->size++;
}

void myLinkedListAddAtHead(MyLinkedList* obj, int val) {
    myLinkedListAddAtIndex(obj, 0, val);
}

void myLinkedListAddAtTail(MyLinkedList* obj, int val) {
    myLinkedListAddAtIndex(obj, obj->size, val);
}

void myLinkedListDeleteAtIndex(MyLinkedList* obj, int index) {
    if (index < 0 || index >= obj->size) return;
    Node* del;
    if (index == 0) {
        del = obj->head;
        obj->head = obj->head->next;
    } else {
        Node* prev = obj->head;
        for (int i = 0; i < index - 1; i++) prev = prev->next;
        del = prev->next;
        prev->next = del->next;
    }
    free(del);
    obj->size--;
}

void myLinkedListFree(MyLinkedList* obj) {
    Node* cur = obj->head;
    while (cur) { Node* tmp = cur; cur = cur->next; free(tmp); }
    free(obj);
}

js

var MyLinkedList = function () {
  this.head = null
  this.size = 0
}

/**
 * @param {number} index
 * @return {number}
 */
MyLinkedList.prototype.get = function (index) {
  if (index < 0 || index >= this.size) return -1
  let cur = this.head
  for (let i = 0; i < index; i++) cur = cur.next
  return cur.val
}

/**
 * @param {number} val
 * @return {void}
 */
MyLinkedList.prototype.addAtHead = function (val) {
  this.addAtIndex(0, val)
}

/**
 * @param {number} val
 * @return {void}
 */
MyLinkedList.prototype.addAtTail = function (val) {
  this.addAtIndex(this.size, val)
}

/**
 * @param {number} index
 * @param {number} val
 * @return {void}
 */
MyLinkedList.prototype.addAtIndex = function (index, val) {
  if (index > this.size) return
  if (index < 0) index = 0
  const node = { val, next: null }
  if (index === 0) {
    node.next = this.head
    this.head = node
  } else {
    let prev = this.head
    for (let i = 0; i < index - 1; i++) prev = prev.next
    node.next = prev.next
    prev.next = node
  }
  this.size++
}

/**
 * @param {number} index
 * @return {void}
 */
MyLinkedList.prototype.deleteAtIndex = function (index) {
  if (index < 0 || index >= this.size) return
  if (index === 0) this.head = this.head.next
  else {
    let prev = this.head
    for (let i = 0; i < index - 1; i++) prev = prev.next
    prev.next = prev.next.next
  }
  this.size--
}

py

class ListNode:
    def __init__(self, val=0, next=None):
        self.val = val
        self.next = next

class MyLinkedList:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.size = 0

    def get(self, index: int) -> int:
        if index < 0 or index >= self.size:
            return -1
        cur = self.head
        for _ in range(index):
            cur = cur.next
        return cur.val

    def addAtHead(self, val: int) -> None:
        self.addAtIndex(0, val)

    def addAtTail(self, val: int) -> None:
        self.addAtIndex(self.size, val)

    def addAtIndex(self, index: int, val: int) -> None:
        if index > self.size:
            return
        if index < 0:
            index = 0
        node = ListNode(val)
        if index == 0:
            node.next = self.head
            self.head = node
        else:
            prev = self.head
            for _ in range(index - 1):
                prev = prev.next
            node.next = prev.next
            prev.next = node
        self.size += 1

    def deleteAtIndex(self, index: int) -> None:
        if index < 0 or index >= self.size:
            return
        if index == 0:
            self.head = self.head.next
        else:
            prev = self.head
            for _ in range(index - 1):
                prev = prev.next
            prev.next = prev.next.next
        self.size -= 1

• 时间复杂度：get/addAtIndex/deleteAtIndex 均为 $O(n)$，addAtHead 为 $O(1)$
• 空间复杂度：$O(n)$，其中 n 是链表中的元素数

算法思路：

• 维护单链表头指针和 size 计数
• get/delete 通过遍历到目标索引实现
• addAtIndex 先找到前驱节点，再插入新节点