LeetCode算法题（移除链表元素）Day15！！！C/C++

https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/description/

一、题目分析

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。

今天的题目非常好理解，也就是要删除掉链表中==val的值，并返回新的头节点。

二、相关知识了解

链表这种数据结构其实与数组相似，同属线性表，但是与数组相比的话，链表是不支持随机访问元素的，也就是说要想在链表中查询一个元素的位置的话，时间复杂度最坏为O(n)（如果要查找的元素位于链表末尾（或不存在），需要遍历整个链表，遍历次数为n次。）。平均也就是O(（n + 1）/ 2)（这里就不过多的推导了，感兴趣的同学可以期待一下下一期的题目，我会详细带着大家一起设计出一个功能相对完善的链表）

对比数组的随机访问

数组支持随机访问（通过下标），查询时间为 O(1)，这是链表与数组的核心差异之一。
但链表在插入/删除节点（尤其头部）时更高效 O(1)，而数组可能需要移动元素（O(n)）。

三、示例分析

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：

输入：head = [], val = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

四、解题思路&代码实现

方法一：原链表删除元素（复杂度为O(n)）

首先，拿到一个链表第一步我们要进行的是判断该链表是否为空，如果为空的话直接return head就好。其次就是判断当前节点的值是否==val。如果==的话那么就需要对该节点进行删除操作。下面看一下具体代码的实现。

class Solution {
public:ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {// 处理头节点等于val的情况（可能需要连续删除多个头节点 如示例3）while (head && head->val == val) {ListNode* temp = head;  // 临时保存当前头节点head = head->next;      // 头节点指向下一个节点delete temp;           // 释放原头节点的内存}// 遍历链表，删除非头节点中值等于val的节点ListNode* cur = head;       // 当前节点指针while (cur && cur->next) {  // 当前节点和下一个节点均非空时循环if (cur->next->val == val) {// 如果下一个节点值等于val，则删除它ListNode* temp = cur->next;  // 临时保存待删除节点cur->next = cur->next->next;  // 跳过待删除节点，直接连接下下个节点delete temp;                  // 释放待删除节点的内存} else {// 否则，移动到下一个节点继续检查cur = cur->next;}}return head;  // 返回处理后的链表头节点}
};

这里需要注意几个关键点：

首先在C/C++中堆区开辟的空间需进行手动释放，以免造成空间浪费，或者该空间内的脏数据影响程序结果。（一定要养成良好的编程习惯）
在第二个while语句终止条件中，一定要cur和cur->next都不为空时我们再去进行循环体，确保不会访问到空指针。最终返回的head节点有可能为NULL，也就是示例3的情况。
在进行头节点的处理使用while处理连续多个头节点值等于 val 的情况而不是if（if只能处理一次）（例如 [1,1,1,2] 删除 1）。每次删除节点时记得更新head节点，并使用delete释放内存
如果 cur->next 的值等于 val，则修改 cur->next 跳过该节点，并释放内存。如果不等，则正常移动到下一个节点。

方法二：虚拟头节点法（复杂度为O(n)）

虚拟头节点法属于是对法一进行的一个优化操作，可以显著简化链表操作，尤其是在处理涉及头节点删除或修改的问题时。

对比法一的优点：

无需特殊处理头节点，虚拟头节点始终作为链表的“前置节点”，使得真正的头节点（dummy->next）和其他节点的删除逻辑完全一致，避免分支判断。
简化代码的结构，法一需要进行两步操作，需先对头节点进行预处理操作，再去处理其余节点。而使用虚拟头节点则只需要一个循环即可处理所有节点，避免代码冗余从而简化代码。
虚拟头节点确保 cur 初始指向一个非空节点（dummy），因此 cur->next 的访问总是安全的（无需额外判空）。

具体实现代码如下：

class Solution {
public:ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {// 创建虚拟头节点(dummy node)，其值任意（这里设为0），next指向原链表头节点// 使用虚拟头节点可以统一处理原头节点和其他节点的删除逻辑ListNode* dummy = new ListNode(0);dummy->next = head;  // 将虚拟头节点连接到原链表// cur指针用于遍历链表，初始指向虚拟头节点ListNode* cur = dummy;// 遍历链表，检查每个节点的下一个节点（cur->next）while (cur->next) {if (cur->next->val == val) {  // 如果下一个节点的值等于目标值ListNode* temp = cur->next;  // 临时保存要删除的节点cur->next = cur->next->next; // 跳过要删除的节点，直接连接下下个节点delete temp;                 // 释放要删除节点的内存（避免内存泄漏）// 注意：这里不移动cur指针，因为新的cur->next可能也需要删除// 例如链表[1,2,2,3]，删除2时需要连续检查} else {cur = cur->next;  // 如果不需要删除，则正常移动到下一个节点}}// 返回处理后的链表头节点（即dummy->next）// 注意：原头节点可能已被删除，dummy->next会自动更新为新的头节点ListNode* newHead = dummy->next;delete dummy;  // 释放虚拟头节点的内存return newHead;}
};

关键点说明：