上一階段的字符串系列之后很長時間都沒有更新文章，現在接著來，本階段是鏈表系列的，鏈表系列的算法題我不會再用大量篇幅寫一個問題的解決方案，針對一個問題寫一個解決方案，所以篇幅會小很多。這篇文章會介紹和鏈表相關的簡單算法題，后面還會介紹復雜算法題。

• 添加/刪除結點
• 從尾到頭打印鏈表
• 翻轉單鏈表
• 在O(1)時間內刪除鏈表結點

1.添加/刪除結點

我們都知道，鏈表的添加和刪除操作相比數組是很方便的，因為鏈表不要求結點的物理順序和邏輯順序相同，所以添加刪除結點的時候不需要像數組一樣移動大量的結點，借助指針，修改指針指向，我們就可以很方便的實現添加和刪除結點的操作。

添加/刪除結點是鏈表類算法題中比較簡單的操作了，不會有太大問題。主要是在注意細節，添加/刪除的時候要注意判斷鏈表是否為空，如果鏈表為空，就要修改頭指針的指向，也就是修改頭指針指向的地址。

代碼

鏈表的數據結構的定義：
注意：這些聲明中包含了一個自引用結構的列子。在定義結構ListNode之前，已經定義了指向該結構的指針。C語言允許定義指向尚不存在的類型的指針。

typedef struct ListNode *list_pointer;
typedef struct ListNode
{
    int value;
    list_pointer link;
};
list_pointer pHead;

在鏈表尾添加節點
有在前端，中間插入結點的，也有在尾部，這里的例子是在鏈表尾插入結點。注意，如果鏈表為空，那么添加結點需要修改頭指針的指向，所以這里接收的參數是頭指針的地址。

//pHead是指向指針的指針  ListNode** p
void addToTail(list_pointer *pHead, int value){

     list_pointer node = (list_pointer)malloc(sizeof(ListNode));
     if (node == NULL)
     {
        fprintf(stderr, "Faile\n");
        exit(1);
     }
    node->value = value;
    node->link = NULL;

    if (*pHead == NULL)
    {
    *pHead = node;
    }
    else{
        list_pointer p = *pHead;
        while (p->link != NULL){
            p = p->link;
        }
        p->link = node;
   }
}

刪除中間結點：
刪除指定值的結點，我們不知道該結點在什么位置，所以需要遍歷鏈表找到結點。

//如果刪除首節點，那么需要改變首節點指針的指向
bool deleteNode(list_pointer *pHead, int value){
    if (*pHead == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "The linklist is empty!\n");
        exit(1);
     }
    ListNode *node = NULL;
    if ((*pHead)->value == value){//刪除首節點
        node = *pHead;
        *pHead = (*pHead)->link;
        free(node);
        return true;
    }
    else{
        list_pointer p = *pHead;
        while (p->link != NULL && p->link->value != value){
            p = p->link;
        }
        if (p->link != NULL && p->link->value == value)
        {
            node = p->link;
            p->link = p->link->link;
            free(node);
        }
    }

}

2.從尾到頭打印鏈表

看到這到道題的第一反應是從頭到尾打印鏈表會比較簡單，所以我們可以改變鏈表的指針指向，但是這樣會改變鏈表原來的結構，是否允許改變鏈表的結構，這個取決于面試官。這里的例子是不改變鏈表結構。

算法思想

從尾到頭打印鏈表也就是說先存入的元素后輸出，后存入的先輸出，和棧“后進先出”的思想一樣，所以我們可以在遍歷鏈表的時候先將元素存入棧中，再循環遍歷棧輸出元素。
想到了使用棧，而遞歸的本質就是使用棧存儲，那么我們使用遞歸也能實現同樣的效果，下面的例子就是用遞歸實現的。
代碼：

void PrintListReversingly(list_pointer pHead) {
    list_pointer p = pHead;
    if (p) {
        if (p->link) {
            PrintListReversingly(p->link);
        }
        printf("鏈表元素：%d\n", p->value);      
    }
}

使用遞歸代碼會簡潔很多，但是當鏈表非常長的時候，函數調用的層級會很深，可能會導致函數調用棧溢出，顯式的使用棧基于循環來遍歷的魯棒性會好一些。

3.翻轉單鏈表

題目：寫一個函數，輸入鏈表的頭結點，翻轉該鏈表，并返回翻轉后的鏈表的頭結點。

算法思想

翻轉鏈表

看上面的圖，如果是對結點i翻轉鏈表，就是改變i的link的指向，將它指向前一個結點h，但是這樣會導致i指向j的鏈丟失，所以我們需要存儲下這個值，也就是說，在一次改變指針指向的操作中，我們需要存儲下前一個結點h，后一個結點j，和當前結點i。此外，我們還需要明確，在翻轉了鏈表之后，原來的頭結點變成了尾結點，而現在的尾節點呢，就是NULL。分析完這些之后很容易寫出代碼。

代碼

//翻轉鏈表
list_pointer Invert(list_pointer pHead)
{
    list_pointer middle, trail;
    middle = NULL;
    //當pHead指向原鏈表的最后一個結點的link時，退出循環
    //此時middle剛好指向原鏈表的最后一個結點
    while (pHead) {
        trail = middle;
        middle = pHead;//此時middle和pHead指向的地址相同
        pHead = pHead->link;
        middle->link = trail;
    }
    return middle;
}

4.在O(1)時間內刪除鏈表結點

常規的思維，刪除鏈表結點需要知道它的前一個結點，簡單的三句代碼，就是判斷p->link->value == value，然后修改p->link = p->link->link，釋放p->link.這樣就需要遍歷鏈表，知道要刪除的結點的前一個，時間復雜度為O(n)。如果換一種思路呢？

算法思想

假設結點h,i,j是鏈表中相鄰的3個結點，現在要刪除i，可以進行下面3步：

1. 將結點j的值復制到結點i上；
2. 修改i的link；
3. 釋放結點j。
   現在需要考慮一下特殊情況下是否也滿足。當刪除的節點是頭結點時，需要修改頭結點的link指針。當刪除的是尾結點時，它沒有下一個結點，所以需要遍歷鏈表，得到它的前一個結點。當鏈表只有一個結點時，刪除的結點是頭結點（尾節點），需要將頭指針的指向置為NULL。

代碼

//在O(1)內刪除一個結點
void DeleteNode(list_pointer *pHead, ListNode *node)
{
    if (!(*pHead) || !node)
        return;

    //要刪除的不是尾結點
    if (node->link)
    {
        ListNode *pNext = node->link;
        node->value = pNext->value;
        node->link = pNext->link;
        free(pNext);
    }
    //鏈表中只有一個結點刪除頭結點，也是尾結點
    else if (*pHead == node)//node->link為NULL
    {
        free(node);
        *pHead = NULL;
    }
    else//鏈表中有多個結點，刪除的是尾結點
    {
        list_pointer p = *pHead;
        while (p->link != node)
        {
            p = p->link;
        }
        p->link = NULL;
        free(node);
    }
}

總結

這些題難度都不大，使用指針很靈活，但是也很容易出錯，主要是關注細節。這篇就到這里了，不足之處，還請多指教~