链表的存储方式使得它可以高效的在指定位置插入与删除，时间复杂度均为 O(1)。
在结点 p 之后增加一个结点 q 总共分三步：
申请一段内存用以存储 q (可以使用内存池避免频繁申请和销毁内存)。
将 p 的指针域数据复制到 q 的指针域。
更新 p 的指针域为 q 的地址。
删除结点 p 之后的结点 q 总共分两步：
将 q 的指针域复制到 p 的指针域。
释放 q 结点的内存。
链表的主要代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
//定义一个结点模板
template<typename T>
struct Node {
T data;
Node *next;
Node() : next(nullptr) {}
Node(const T &d) : data(d), next(nullptr) {}
};
//删除 p 结点后面的元素
template<typename T>
void Remove(Node<T> *p) {
if (p == nullptr || p->next == nullptr) {
return;
}
auto tmp = p->next->next;
delete p->next;
p->next = tmp;
}
//在 p 结点后面插入元素
template<typename T>
void Insert(Node<T> *p, const T &data) {
auto tmp = new Node<T>(data);
tmp->next = p->next;
p->next = tmp;
}
//遍历链表
template<typename T, typename V>
void Walk(Node<T> *p, const V &vistor) {
while(p != nullptr) {
vistor(p);
p = p->next;
}
}
int main() {
auto p = new Node<int>(1);
Insert(p, 2);
int sum = 0;
Walk(p, [&sum](const Node<int> *p) -> void { sum += p->data; });
cout << sum << endl;
Remove(p);
sum = 0;
Walk(p, [&sum](const Node<int> *p) -> void { sum += p->data; });
cout << sum << endl;
return 0;
}
面试问题总结
无法高效获取长度，无法根据偏移快速访问元素，是链表的两个劣势。然而面试的时候经常碰见诸如获取倒数第k个元素，获取中间位置的元素，判断链表是否存在环，判断环的长度等和长度与位置有关的问题。这些问题都可以通过灵活运用双指针来解决。
Tips：双指针并不是固定的公式，而是一种思维方式~
先来看"倒数第k个元素的问题"。设有两个指针 p 和 q，初始时均指向头结点。首先，先让 p 沿着 next 移动 k 次。此时，p 指向第 k+1个结点，q 指向头节点，两个指针的距离为 k 。然后，同时移动 p 和 q，直到 p 指向空，此时 q 即指向倒数第 k 个结点。可以参考下图来理解：
class Solution {
public:
ListNode* getKthFromEnd(ListNode* head, int k) {
ListNode *p = head, *q = head; //初始化
while(k--) { //将 p指针移动 k 次
p = p->next;
}
while(p != nullptr) {//同时移动，直到 p == nullptr
p = p->next;
q = q->next;
}
return q;
}
};
获取中间元素的问题。设有两个指针 fast 和 slow，初始时指向头节点。每次移动时，fast向后走两次，slow向后走一次，直到 fast 无法向后走两次。这使得在每轮移动之后。fast 和 slow 的距离就会增加一。设链表有 n 个元素，那么最多移动 n/2 轮。当 n 为奇数时，slow 恰好指向中间结点，当 n 为 偶数时，slow 恰好指向中间两个结点的靠后一个(可以考虑下如何使其指向前一个结点呢？)。
下述代码实现了 n 为偶数时慢指针指向靠后结点。
class Solution {
public:
ListNode* middleNode(ListNode* head) {
ListNode *p = head, *q = head;
while(q != nullptr && q->next != nullptr) {
p = p->next;
q = q->next->next;
}
return p;
}
};
是否存在环的问题。如果将尾结点的 next 指针指向其他任意一个结点，那么链表就存在了一个环。
上一部分中，总结快慢指针的特性 —— 每轮移动之后两者的距离会加一。下面会继续用该特性解决环的问题。
当一个链表有环时，快慢指针都会陷入环中进行无限次移动，然后变成了追及问题。想象一下在操场跑步的场景，只要一直跑下去，快的总会追上慢的。当两个指针都进入环后，每轮移动使得慢指针到快指针的距离增加一，同时快指针到慢指针的距离也减少一，只要一直移动下去，快指针总会追上慢指针。
根据上述表述得出，如果一个链表存在环，那么快慢指针必然会相遇。实现代码如下：
class Solution {
public:
bool hasCycle(ListNode *head) {
ListNode *slow = head;
ListNode *fast = head;
while(fast != nullptr) {
fast = fast->next;
if(fast != nullptr) {
fast = fast->next;
}
if(fast == slow) {
return true;
}
slow = slow->next;
}
return false;
}
};
最后一个问题，如果存在环，如何判断环的长度呢？方法是，快慢指针相遇后继续移动，直到第二次相遇。两次相遇间的移动次数即为环的长度。