链表

链表基础理论

什么是链表，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。

链表的类型

单链表

双链表

单链表中的指针域只能指向节点的下一个节点。

双链表：每一个节点有两个指针域，一个指向下一个节点，一个指向上一个节点。

双链表 既可以向前查询也可以向后查询。

循环链表

循环链表，顾名思义，就是链表首尾相连。

循环链表可以用来解决约瑟夫环

链表的存储方式

数组是在内存中是连续分布的，但是链表在内存中可不是连续分布的。

链表是通过指针域的指针链接在内存中各个节点。

所以链表中的节点在内存中不是连续分布的 ，而是散乱分布在内存中的某地址上，分配机制取决于操作系统的内存管理。

这个链表起始节点为2， 终止节点为7， 各个节点分布在内存的不同地址空间上，通过指针串联在一起。

链表的定义

// 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(NULL) {}  // 节点的构造函数
};

有同学说了，我不定义构造函数行不行，答案是可以的，C++默认生成一个构造函数。

但是这个构造函数不会初始化任何成员变量，下面我来举两个例子：

通过自己定义构造函数初始化节点：

ListNode* head = new ListNode(5);

使用默认构造函数初始化节点：

ListNode* head = new ListNode();
head->val = 5;

所以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！

链表的操作

添加节点

删除节点

删除D节点，如图所示：

delete root;

只要将C节点的next指针 指向E节点就可以了。

那有同学说了，D节点不是依然存留在内存里么？只不过是没有在这个链表里而已。

是这样的，所以在C++里最好是再手动释放这个D节点，释放这块内存。

性能分析

数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。

链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删， 适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。

构建链表

// 数组构造链表
ListNode* construct_array(const vector<int>& vec) {if (vec.empty()) return nullptr;ListNode* head = new ListNode(vec[0]);ListNode* cur = head;for (int i = 1; i < vec.size(); i++) {cur->next = new ListNode(vec[i]);cur = cur->next;}cur->next = NULL;return head;
}

删除节点（内存泄漏的坑）

1.直接移除

ListNode* removeElements1(ListNode* head, int val) {// 删除头节点while (head!=NULL && head->val == val){ListNode* tmp = head;head = head->next;delete tmp;tmp = NULL;}// 删除非头节点ListNode* cur = head;while (cur != NULL && cur->next != NULL){if (cur->next->val == val){ListNode* tmp = cur->next;cur->next = cur->next->next;delete tmp;tmp = NULL;}else{cur = cur->next;}}return head;
}

2.使用虚拟头结点

ListNode* removeElements2(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;while (cur->next != NULL) {if (cur->next->val == val) {ListNode* tmp = cur->next;cur->next = cur->next->next;delete tmp;tmp = NULL; }else {cur = cur->next;}}head = dummyHead->next;delete dummyHead;return head;
}

3.delete指针后，要将指针置为NULL！！

在delete指针后，将指针置为NULL。例如：delete tmp; tmp = NULL;
在delete指针后，将指针置为NULL。例如：delete tmp; tmp = NULL;
在delete指针后，将指针置为NULL。例如：delete tmp; tmp = NULL;

不然会发生内存泄漏！！！

不然会发生内存泄漏！！！

不然会发生内存泄漏！！

完整代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;// 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() : val(NULL), next(NULL){}	// 节点的构造函数ListNode(int x) : val(x), next(NULL){}	// 节点的构造函数
};// 数组构造链表
ListNode* construct_array(const vector<int>& vec) {if (vec.empty()) return nullptr;ListNode* head = new ListNode(vec[0]);ListNode* cur = head;for (int i = 1; i < vec.size(); i++) {cur->next = new ListNode(vec[i]);cur = cur->next;}cur->next = NULL;return head;
}// 添加节点
void append(ListNode* head, int value){if (!head){head = new ListNode(value);}else{ListNode* cur = head;while (cur->next){cur = cur->next;}cur->next = new ListNode(value);}
}/* 删除节点
在delete指针后，将指针置为NULL。例如：delete tmp; tmp = NULL;
在delete指针后，将指针置为NULL。例如：delete tmp; tmp = NULL;
在delete指针后，将指针置为NULL。例如：delete tmp; tmp = NULL;
*/
ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {// 删除头节点while (head != NULL && head->val == val){ListNode* tmp = head;head = head->next;delete tmp;tmp = NULL;}// 删除非头节点ListNode* cur = head;while (cur != NULL && cur->next != NULL){if (cur->next->val == val){ListNode* tmp = cur->next;cur->next = cur->next->next;delete tmp;tmp = NULL;}else{cur = cur->next;}}return head;
}// 打印链表
void printList(ListNode* head){ListNode* cur = head;while (cur){cout << cur->val << " ";cur = cur->next;}cout << endl;
}int main() {vector<int> arry = { 1, 3, 3, 4, 5 };ListNode* head = construct_array(arry);printList(head);append(head, 6);printList(head);head = removeElements(head, 3);printList(head);system("PAUSE");return 0;
}