acwing算法笔记-数据结构：链表

链表

链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是并不会按线性的顺序存储数据，它的特点是插入与删除数据十分方便，但寻找与读取数据的表现欠佳。其中链表又分为单链表和双链表。

链表的常见应用是构造邻接表，是之后处理树和图的相关问题的基础。 邻接表就是多个单链表！

单链表的构造：有n个节点，每个节点有val域和next域.
双链表的构造：在单链表的基础上多加一个pre域

结构体模拟链表

这样的方式也叫动态链表，是一般情况下我们会选择的构造方式，思路和代码更直接。
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struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} };
缺点：因为new的底层涉及内存分配，调用构造函数，指针转换等多种复杂且费时的操作。一秒大概能new1w次左右。
但是在算法比赛中，经常碰到操作在10w级别的链表操作，如果使用结构体这种操作，是无法在算法规定时间完成的。
所以，在算法比赛这种有严格的时间要求的环境中，不能频繁使用new操作。也就不能使用结构体来实现数组。

优点：思路直接，代码可读性比较高

数组模拟链表

这样的构造方式也叫静态链表，比较常用于构造邻接表来解决图相关的问题。

//这里我们为了更好的理解静态链表的构造方式，就把动态链表的代码对比分析

//动态
ListNode* i： 指针i，指向一个节点，简称 i的节点（不固定，因为指针会移动）
i->val: i的节点的val
i->next: i的节点的next指针
i = p: 指针i移动到指针p的位置
i->next = p: i的节点指向p的节点

//静态
int i: 节点下标i，指向一个节点，简称 i的节点（不固定，因为下标会变）
e[i]: i的节点的val
ne[i]: i的节点的next下标
i = p: 下标i变成下标p
ne[i] = p: i的节点指向p的节点

//所以其实这两种的操作基本都是一一对应的，动态链表的操作从代码上可能会更直观一点

826. 单链表

基本思路

设计链表，这里采用静态链表的方式。

debug经验:

如果输出为空，检查是否读入和输出语句
如果是TLE, MLE, SF之类的错误，可以通过注释定位错误的位置

参考代码

#include <iostream>

using namespace std;

const int N = 100010;


// head 表示头结点的下标
// e[i] 表示节点i的值
// ne[i] 表示节点i的next指针是多少
// idx 存储当前已经用到了哪个点
int head, e[N], ne[N], idx;

// 初始化
void init()
{
    head = -1;
    idx = 0;
}

// 将x插到头结点
void add_to_head(int x)
{
    e[idx] = x, ne[idx] = head, head = idx ++ ;
}

// 将x插到下标是k的点后面
void add(int k, int x)
{
    e[idx] = x, ne[idx] = ne[k], ne[k] = idx ++ ;
}

// 将下标是k的点后面的点删掉
void remove(int k)
{
    ne[k] = ne[ne[k]];
}

int main()
{
    int m;
    cin >> m;

    init();

    while (m -- )
    {
        int k, x;
        char op;

        cin >> op;
        if (op == 'H')
        {
            cin >> x;
            add_to_head(x);
        }
        else if (op == 'D')
        {
            cin >> k;
            if (!k) head = ne[head];
            else remove(k - 1);
        }
        else
        {
            cin >> k >> x;
            add(k - 1, x);
        }
    }

    for (int i = head; i != -1; i = ne[i]) cout << e[i] << ' ';
    cout << endl;

    return 0;
}

Reference

[1]. yxc
[2]. 详细注释
 [3]. 图解
 [4]. 构造方式讨论
 [5]. 精简笔记
 [6]. dummy优化

827. 双链表

基本思路

双链表的构造，加上左右的哨兵节点会更方便

哨兵节点就相当于虚拟头尾节点，就可以不需要特判头尾节点了。
对于数组模拟链表，哨兵节点可以通过直接占用非零下标来实现

参考代码

#include <iostream>

using namespace std;

const int N = 100010;

int m;
int e[N], l[N], r[N], idx;

// 在节点a的右边插入一个数x
void insert(int a, int x)
{
    e[idx] = x;
    l[idx] = a, r[idx] = r[a];
    l[r[a]] = idx, r[a] = idx ++ ;
}

// 删除节点a
void remove(int a)
{
    l[r[a]] = l[a];
    r[l[a]] = r[a];
}

int main()
{
    cin >> m;

    // 0是左端点，1是右端点
    r[0] = 1, l[1] = 0;
    idx = 2;

    while (m -- )
    {
        string op;
        cin >> op;
        int k, x;
        if (op == "L")
        {
            cin >> x;
            insert(0, x);
        }
        else if (op == "R")
        {
            cin >> x;
            insert(l[1], x);
        }
        else if (op == "D")
        {
            cin >> k;
            remove(k + 1);
        }
        else if (op == "IL")
        {
            cin >> k >> x;
            insert(l[k + 1], x);
        }
        else
        {
            cin >> k >> x;
            insert(k + 1, x);
        }
    }

    for (int i = r[0]; i != 1; i = r[i]) cout << e[i] << ' ';
    cout << endl;

    return 0;
}

Reference

[1]. yxc
[2]. Bug-Free
[3]. Hasity

链表专题题目

算法 > AcWing

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https://vendestine.com/list

Author

Wenzhe Li

Posted on

April 2, 2022

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