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1.反转链表
K个一组翻转链表
链表的中间节点:
链表倒数第k个节点:
删除链表倒数第k个节点:
合并两个有序链表:
链表插入排序:
链表排序:
删除链表的节点:
删除链表的节点II:
环形链表(重点面试常考)
环形链表Il(重点面试常考)
分割链表:
回文链表:
链表相交:
1.反转链表
对应letecode链接:
力扣https://leetcode-cn.com/problems/UHnkqh/
给定单链表的头节点 head ,请反转链表,并返回反转后的链表的头节点。
示例 1:
输入:head = [1,2,3,4,5]
输出:[5,4,3,2,1]
示例 2:
输入:head = [1,2]
输出:[2,1]
示例 3:输入:head = []
输出:[]提示:
链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
-5000 <= Node.val <= 5000进阶:链表可以选用迭代或递归方式完成反转。你能否用两种方法解决这道题?
注意:本题与主站 206 题相同: https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/
解题分析: 方法1,双指针法:
设置两个链表:ans 表示已经被反转的链表, head 表示还未被反转的链表。
遍历链表,每次将未被反转的链表 head 的 首元节点反转,直至未被反转的链表为空。
对应代码:
class Solution { public: ListNode* reverseList(ListNode* head) { ListNode*ans=nullptr; while(head){ ListNode*restList =head->next;//保存head的下一个节点 head->next=ans;//翻转指针 ans=head;//迭代 head=restList; } return ans; } };
运行结果:
方法二:递归
思想与上面的思想大致相同,翻指针:
1.使用递归函数,一直递归到链表的最后一个结点,该结点就是反转后的头结点,记作 ret .
2.此后,每次函数在返回的过程中,让当前结点的下一个结点的 next->next 指针指向当前节点。
3.同时让当前结点的 next->next 指针指向 NULL ,从而实现从链表尾部开始的局部反转
4.当递归函数全部出栈后,链表反转完成。
图解:
对应代码:
class Solution { public: ListNode* reverseList(ListNode* head) { if(!head||!head->next)return head; ListNode*ret=reverseList(head->next); head->next->next=head; head->next=nullptr; return ret; } };
方法三:头插法
1.原链表的头结点就是反转之后链表的尾结点,使用 head 标记 .
2.定义指针 cur,初始化为 head .
3.每次都让 head 下一个结点的 next 指向 cur ,实现一次局部反转
4.局部反转完成之后,cur和 head 的 next 指针同时 往前移动一个位置
5.循环上述过程,直至 cur 到达链表的最后一个结点 。
对应代码:
class Solution { public: ListNode* reverseList(ListNode* head) { if (head == NULL) { return NULL; } ListNode* cur = head; while (head->next != NULL) { ListNode* t = head->next->next; head->next->next = cur; cur = head->next; head->next = t; } return cur; } };
递归写法太复杂在这里就不写了:
K个一组翻转链表
对应letecode链接:
25. K 个一组翻转链表 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)https://leetcode-cn.com/problems/reverse-nodes-in-k-group/
给你一个链表,每 k 个节点一组进行翻转,请你返回翻转后的链表。
k 是一个正整数,它的值小于或等于链表的长度。
如果节点总数不是 k 的整数倍,那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。
进阶:
你可以设计一个只使用常数额外空间的算法来解决此问题吗?
你不能只是单纯的改变节点内部的值,而是需要实际进行节点交换。
示例 1:
输入:head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出:[2,1,4,3,5]
示例 2:
输入:head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出:[3,2,1,4,5]
示例 3:输入:head = [1,2,3,4,5], k = 1
输出:[1,2,3,4,5]
示例 4:输入:head = [1], k = 1
输出:[1]
提示:列表中节点的数量在范围 sz 内
1 <= sz <= 5000
0 <= Node.val <= 1000
1 <= k <= sz
相信有了上面那两道题的基础这道题就每这么难了:
解题思路:
我们需要把链表节点按照 k 个一组分组,所以可以使用一个指针 head 依次指向每组的头节点。这个指针每次向前移动 k 步,直至链表结尾。对于每个分组,我们先判断它的长度是否大于等于 k。若是,我们就翻转这部分链表,否则不需要翻转。
接下来的问题就是如何翻转一个分组内的子链表。翻转一个链表并不难,过程可以参考上面的翻转链表。但是对于一个子链表,除了翻转其本身之外,还需要将子链表的头部与上一个子链表链接,以及子链表的尾部与下一个子链表链接。如下图所示:
对应代码:
翻转[head,tail)区间的链表:
ListNode*Reverse(ListNode*head,ListNode*tail)//翻转区间[head,tail)不包括tail { ListNode*cur=head; ListNode*prev=nullptr; while(cur!=tail){ ListNode*next=cur->next; cur->next=prev; prev=cur; cur=next; } return prev; }
总代码:
class Solution { public: ListNode*Reverse(ListNode*head,ListNode*tail)//翻转区间[head,tail)不包括tail { ListNode*cur=head; ListNode*prev=nullptr; while(cur!=tail){ ListNode*next=cur->next; cur->next=prev; prev=cur; cur=next; } return prev; } ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) { if(!head||!head->next)return head;//空或者只有一个元素了则返回 ListNode*tail=head; for(int i=0;i<k;i++){ if(!tail)//不足k个 return head; tail=tail->next; } ListNode*newnode=Reverse(head,tail);//翻转每一组链表 head->next=reverseKGroup(tail,k);//翻转之后head已经变成了尾节点了 return newnode;//翻转完之后返回 } };
这道题和两两一组翻转链表是一样的:
对应链接:https://leetcode-cn.com/problems/swap-nodes-in-pairs/https://leetcode-cn.com/problems/swap-nodes-in-pairs/https://leetcode-cn.com/problems/swap-nodes-in-pairs/
给定一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后的链表。
你不能只是单纯的改变节点内部的值,而是需要实际的进行节点交换。
示例 1:
输入:head = [1,2,3,4]
输出:[2,1,4,3]
示例 2:输入:head = []
输出:[]
示例 3:输入:head = [1]
输出:[1]
提示:
链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100
进阶:你能在不修改链表节点值的情况下解决这个问题吗?(也就是说,仅修改节点本身。)
由于上图已经讲过思路在这里就不赘述了:
class Solution { public: ListNode*Reverse(ListNode*head,ListNode*tail){ ListNode*cur=head; ListNode*prev=nullptr; while(cur!=tail){ ListNode*next=cur->next; cur->next=prev; prev=cur; cur=next; } return prev; } ListNode* swapPairs(ListNode* head) { if(!head||!head->next)return head; ListNode*tail=head; for(int i=0;i<2;i++){ if(!tail)return head; tail=tail->next; } ListNode*newnode=Reverse(head,tail); head->next=swapPairs(tail); return newnode; } };
当然还可以采用另外一种递归方式:
1.递归的终止条件是链表中没有节点,或者链表中只有一个节点,此时无法进行交换。
2.如果链表中至少有两个节点,则在两两交换链表中的节点之后,原始链表的头节点变成新的链表的第二个节点,原始链表的第二个节点变成新的链表的头节点。链表中的其余节点的两两交换可以递归地实现。在对链表中的其余节点递归地两两交换之后,更新节点之间的指针关系,即可完成整个链表的两两交换。
3.用 head 表示原始链表的头节点,新的链表的第二个节点,用 newHead 表示新的链表的头节点,原始链表的第二个节点,则原始链表中的其余节点的头节点是 newHead.next。令 head.next = swapPairs(newHead.next),表示将其余节点进行两两交换,交换后的新的头节点为 head 的下一个节点。然后令 newHead.next = head,即完成了所有节点的交换。最后返回新的链表的头节点 newHead。
对应代码:
class Solution { public: ListNode* swapPairs(ListNode* head) { if (head == nullptr || head->next == nullptr) { return head; } ListNode* newHead = head->next; head->next = swapPairs(newHead->next); newHead->next = head; return newHead; } };
链表的中间节点:
对应letecode链接:
876. 链表的中间结点 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)
题目描述:
给定一个头结点为 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。
如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。
示例 1:
输入:[1,2,3,4,5]
输出:此列表中的结点 3 (序列化形式:[3,4,5])
返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意,我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans,这样:
ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.
示例 2:输入:[1,2,3,4,5,6]
输出:此列表中的结点 4 (序列化形式:[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点,值分别为 3 和 4,我们返回第二个结点。提示:
给定链表的结点数介于 1 和 100 之间。
解题思路:快慢指针
1.用两个指针
slow
与fast
一起遍历链表。
2.slow
一次走一步,fast
一次走两步。那么当fast
到达链表的末尾时,slow
必然位于中间位置。3.注意链表的长度有可能是偶数或者奇数,所以循环结束的条件为fast!=nullptr&&fast->next!=nullptr;
对应代码:
class Solution { public: ListNode* middleNode(ListNode* head) { ListNode*fast=head; ListNode*slow=head; while(fast&&fast->next){ fast=fast->next->next; slow=slow->next; } return slow; } };
提交结果:
l
链表倒数第k个节点:
对应letecode 链接:
http:leetcode-cn.com/problems/lian-biao-zhong-dao-shu-di-kge-jie-dian-lcof/http:leetcode-cn.com/problems/lian-biao-zhong-dao-shu-di-kge-jie-dian-lcof/null
题目描述:
输入一个链表,输出该链表中倒数第k个节点。为了符合大多数人的习惯,本题从1开始计数,即链表的尾节点是倒数第1个节点。
例如,一个链表有 6 个节点,从头节点开始,它们的值依次是 1、2、3、4、5、6。这个链表的倒数第 3 个节点是值为 4 的节点。
示例:
给定一个链表: 1->2->3->4->5, 和 k = 2.
返回链表 4->5.
解题思路:快慢指针
1.定义一个快指针先让它走k步
2.定义一个慢指针指向链表的头节点,此时和fast同时走。
3.结束条件,当fast走到空了就结束了,此时slow只是倒数第k个节点
对应代码:
class Solution { public: ListNode* getKthFromEnd(ListNode* head, int k) { ListNode*fast=head; for(int i=0;i<k;i++){ if(fast)fast=fast=fast->next;//防止链表的长度不够走 } ListNode*slow=head; while(fast){ fast=fast->next;//同时走 slow=slow->next; } return slow; } };
删除链表倒数第k个节点:
对应letecode链接:
剑指 Offer II 021. 删除链表的倒数第 n 个结点 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)
解题思路:快慢指针
1.这题与上题思路大致相同,只是本题是要删除倒数第k个节点,而上题是只要我们找到倒数第k个节点。
2.同样的我们可以 定义fast,slow指针先让fast指针先走K+1部,在让slow和fast同时走但是,循环结束之后我们要删除的刚好是slow的位置,那么我们就必须知道slow的前一个让后在将slow指向的节点删除,返回头节点即可
但是如果我们考虑特殊情况:
考虑一种比较特殊的情况,若需要删除的就是头节点,这时候就存在 bug 。如上图中快指针先走了 6 步,这时候已经超出了尾节点,所以对于这种情况需要做 if 特殊判断。一种比较好的避免这种特殊判断的方法是引入哨兵节点 dummy,该结点的 next 指针指向头指针,之后这样处理以 dummy 为头结点的链表就可以规避上述问题,最后返回dummy 的 next 指针所指的链点就是需要的结果。以 3 个结点的链表处理删除头结点的情况为例子,如下图(红色节点为哨兵节点)
对应代码:
class Solution { public: ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) { ListNode*dummyHead=new ListNode(-1); dummyHead->next=head; ListNode*fast=head; for(int i=0;i<k;i++){//让快指针走k步 if(fast)fast=fast->next; } ListNode*slow=dummyHead; while(fast){ fast=fast->next; slow=slow->next; } ListNode*del=slow->next; slow->next=slow->next->next; delete del;//删除节点 ListNode*ans=dummyHead->next;//保存头节点 delete dummyHead;//释放哑节点 return ans; } };
运行结果:
合并两个有序链表:
对应letecode链接:
21. 合并两个有序链表 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)https://leetcode-cn.com/problems/merge-two-sorted-lists/
题目描述:
将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。
示例 1:
输入:l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出:[1,1,2,3,4,4]
示例 2:输入:l1 = [], l2 = []
输出:[]
示例 3:输入:l1 = [], l2 = [0]
输出:[0]提示:
两个链表的节点数目范围是 [0, 50]
-100 <= Node.val <= 100
l1 和 l2 均按 非递减顺序 排列
解题思路:
1.我们可以定义一个哑节点prevHead。
2.假设两个链表分别为l1,和l2,变量l1和l2,去它们之中小的那个尾插到哑节点(prevHead)后面,在将对应链表中的节点向后移一位 .
3.当循环结束之后l1和l2中有一个链表的节点取完了但是我们不知道是那一个节点走完了,但是我们可以都判断一个,将其链接到新链表的尾步即可。
4.同时我们还需要定义一个prev来记录新链表的头,代替哑节点走上述的过程
对应图解:
对应代码:
class Solution { public: ListNode* mergeTwoLists(ListNode* l1, ListNode* l2) { ListNode*prevHead=new ListNode(-1); ListNode*prev=prevHead; while(l1&&l2){ if(l1->val<=l2->val){ prev->next=l1; prev=prev->next; l1=l1->next; } else{ prev->next=l2; prev=prev->next; l2=l2->next; } } if(l1)prev->next=l1; if(l2)prev->next=l2; return prevHead->next; } };
运行结果:
链表插入排序:
对应letecode链接:
力扣https://leetcode-cn.com/problems/insertion-sort-list/
题目描述:
对链表进行插入排序。
插入排序的动画演示如上。从第一个元素开始,该链表可以被认为已经部分排序(用黑色表示)。
每次迭代时,从输入数据中移除一个元素(用红色表示),并原地将其插入到已排好序的链表中。插入排序算法:
插入排序是迭代的,每次只移动一个元素,直到所有元素可以形成一个有序的输出列表。
每次迭代中,插入排序只从输入数据中移除一个待排序的元素,找到它在序列中适当的位置,并将其插入。
重复直到所有输入数据插入完为止。示例 1:
输入: 4->2->1->3
输出: 1->2->3->4
示例 2:输入: -1->5->3->4->0
输出: -1->0->3->4->5
解题思路:
如果对插入排序不太理解的铁子,可以看一下我写的排序的博客
对应链接:
1.链表与数组的插入排序不同,数组支持随机访问。而链表是不支持随机访问的。我们在数组中可以随意的前后移动,将指针指向值和新元素的值比较后,将新元素插入到合适的位置。我们知道链表查询元素的时间复杂度为 O(n),我们只能够通过遍历链表查询元素。那么我们怎么才能将新元素放到合适的位置呢?
此时我们不能通过移动绿色指针来寻找 5 的合适位置,那么我们应该怎么做了?
当我们发现绿色指针的值大于新元素时(7 > 5),我们则可以定义一个新指针,让其从哑节点开始遍历,直到找到新元素(5)的位置,(4 和 7 之间),然后再将新元素插入即可
通过上面的分析我们知道了大致过程,那么我们的是如何将新元素插入到指定位置的呢?
我们想要将 3 插入到 2 和 4 的中间,此时我们三个指针分别指向 2,4,3
我们共分 4 步,来完成这个操作,见下图
完成上述操作之后链表就变成了:
对应代码:
class Solution { public: ListNode* insertionSortList(ListNode* head) { if(!head||!head->next)return head;//如果只有一个元素或者链表为空则返回head ListNode*dummyNode=new ListNode(-1);//定义哑节点 dummyNode->next=head; ListNode*prev=head->next; ListNode*last=head; ListNode*temphead=dummyNode; while(prev){ if(last->val<=prev->val){ last=last->next; prev=prev->next; continue; } temphead=dummyNode; while(temphead->next->val<=prev->val){//比较找到对应的位置 temphead=temphead->next; } //找到了对应的插入位置,如果不清除的老铁可以自己画一下图 last->next=prev->next; prev->next=temphead->next;//链接 temphead->next=prev; prev=last->next;//迭代往后走 } return dummyNode->next; } };
当然我们也可以不用头节点,但是那样就可以复杂一些:在这里就简单的改成代码不过多的解释:
链表排序:
对应letecode链接:
[Alton]-148-桶/归并 3 解 Java/C++ - 排序链表 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)https://leetcode-cn.com/problems/sort-list/
题目描述:
给你链表的头结点 head ,请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。
进阶:
你可以在 O(n log n) 时间复杂度和常数级空间复杂度下,对链表进行排序吗?
示例 1:
输入:head = [4,2,1,3]
输出:[1,2,3,4]
示例 2:
输入:head = [-1,5,3,4,0]
输出:[-1,0,3,4,5]
示例 3:输入:head = []
输出:[]
解题思路:归并排序
归并排序,逃脱不了,分合。 思路如下:
分割 -> 通过递归不断分割链表,在此过程中需要保证链表不丢失的情况下,不断想下切割 (e.g. 8 -> 4 -> 2)
关键在于找到链表的中心点, 并从中心点将链表分割成 2 部分。
我们可以使用经典的快慢双指针链表分割方法,其中有个点需要注意,链表长度为奇偶,切割处理方式是不同的,这里根据大家喜欢的方式处理即可,这里没有明确规定必须使用什么切割方式,笔者的切换策略如下:
快指针每次移动 2 步,慢指针每次移动 1 步,当快指针到达链表末尾时,慢指针指向的链表节点即为链表的中点。
找到中点后,将链表进行断开,将当前链表分成 2 部分
对两个链表分别排序
慢指针的下一节点,指向空即可
分割阶段结束 -> 递归退出 -> 直到分割的链表长度为 1
此时递归到底了
merge 环节,退出递归的过程中,不断的排序合并
merge 节点其实包含在分割阶段里边
merge -> 排序当前链表
对应代码:
分割代码:
ListNode*splitListNode(ListNode*head){ if(!head||!head->next)return head; ListNode*slow=head; ListNode*fast=head; ListNode*prev=nullptr; while(fast&&fast->next){ prev=slow; fast=fast->next->next; slow=slow->next; } return prev; }
注意中间那个节点要分给对二段链表:
如果只有两个节点的话,slow指向的就是第二个节点。如果将其分给第一个合并的链表那么就会死循环!!!!
合并链表:
istNode*mergeListNode(ListNode*head1,ListNode*head2){ ListNode*dummyHead=new ListNode(-1); ListNode*ans=dummyHead; while(head1&&head2){ if(head1->val<=head2->val){ ans->next=head1; ans=ans->next; head1=head1->next; } else{ ans->next=head2; ans=ans->next; head2=head2->next; } } if(head1)ans->next=head1; if(head2)ans->next=head2; return dummyHead->next; }
由于上面的之前都已经讲解过了在这里就不重复了:
总代码:
class Solution { public: ListNode*splitListNode(ListNode*head){ if(!head||!head->next)return head; ListNode*slow=head; ListNode*fast=head; ListNode*prev=nullptr; while(fast&&fast->next){ prev=slow; fast=fast->next->next; slow=slow->next; } return prev; } ListNode*mergeListNode(ListNode*head1,ListNode*head2){ ListNode*dummyHead=new ListNode(-1); ListNode*ans=dummyHead; while(head1&&head2){ if(head1->val<=head2->val){ ans->next=head1; ans=ans->next; head1=head1->next; } else{ ans->next=head2; ans=ans->next; head2=head2->next; } } if(head1)ans->next=head1; if(head2)ans->next=head2; return dummyHead->next; } ListNode* sortList(ListNode* head) { if(!head||!head->next)return head; ListNode*mid=splitListNode(head); ListNode*midNext=mid->next; mid->next=nullptr; ListNode*head1=sortList(head); ListNode*head2= sortList(midNext); return mergeListNode(head1,head2); } };
运行结果:
当然这题还可以使用快速排序的前后指针法进行排序:
我们可以选取头节点作为基准值,遍历链表,将比它小的节点头插在它前面,比它大的节点尾插在它后面
假设lhead维护的是小于基准值的头插指针,utail维护的是大于等于基准值的尾插指针
则一次对[head , end)快排结束后有
-[ lhead , head ) (左闭右开)是小于基准值的一部分
-[ head.next , end ) (左闭右开)是大于等于基准值的一部分
再分治这两部分即可
对应代码:s
class Solution { public: ListNode* sortList(ListNode* head) { return quickSortListNode(head,nullptr); } ListNode*quickSortListNode(ListNode*head,ListNode*end){ if(head ==end || head->next ==end) return head; ListNode* lhead = head ,*utail = head ,*p = head->next; while (p != end){ ListNode *next = p->next; if(p->val < head->val){//头插 p->next = lhead; lhead = p; } else { //尾插 utail->next = p; utail = p; } p = next; } utail->next = end; ListNode *node = quickSortListNode(lhead, head); head->next = quickSortListNode(head->next, end); return node; } };
删除链表的节点:
对应letecode链接:
剑指 Offer 18. 删除链表的节点 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)
题目描述:
给定单向链表的头指针和一个要删除的节点的值,定义一个函数删除该节点。
返回删除后的链表的头节点。
注意:此题对比原题有改动
示例 1:
输入: head = [4,5,1,9], val = 5
输出: [4,1,9]
解释: 给定你链表中值为 5 的第二个节点,那么在调用了你的函数之后,该链表应变为 4 -> 1 -> 9.
示例 2:输入: head = [4,5,1,9], val = 1
输出: [4,5,9]
解释: 给定你链表中值为 1 的第三个节点,那么在调用了你的函数之后,该链表应变为 4 -> 5 -> 9.说明:
题目保证链表中节点的值互不相同
若使用 C 或 C++ 语言,你不需要 free 或 delete 被删除的节点
解题思路:
题中说了链表中的节点值互不相同,也就是说最多只能删除一个。最简单的一种方式就是双指针求解,我们使用两个指针一个指向当前的节点,一个指向当前的上一个节点。
对应代码:
class Solution { public: ListNode* deleteNode(ListNode* head, int val) { ListNode*dummyListNode=new ListNode(-1); ListNode*prev=dummyListNode; dummyListNode->next=head; ListNode*cur=head; while(cur){ if(cur->val==val){ prev->next=cur->next;//删除节点 cur=cur->next; break; } else{ cur=cur->next; prev=prev->next;//同时往后走 } } ListNode*ans=dummyListNode->next;//保存答案 delete dummyListNode; return ans; } };
对应运行结果:
删除链表的节点II:
对应letecode链接:
82. 删除排序链表中的重复元素 II - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)
题目描述:
存在一个按升序排列的链表,给你这个链表的头节点 head ,请你删除链表中所有存在数字重复情况的节点,只保留原始链表中 没有重复出现 的数字。
返回同样按升序排列的结果链表。
示例 1:
输入:head = [1,2,3,3,4,4,5]
输出:[1,2,5]
示例 2:
输入:head = [1,1,1,2,3]
输出:[2,3]提示:
链表中节点数目在范围 [0, 300] 内
-100 <= Node.val <= 100
题目数据保证链表已经按升序排序
解题思路:
题目与上题的不同之处是,删除所有重复出现的元素。如示例所示,头结点是1,其后结点和其重复,因此也要删除。这时,用解决上题题的思路就不合适了。
因此,需要一个虚拟头结点,然后用变量prev指向该虚拟头结点。这样在删除重复结点之后,剩余的结点就可以挂在prev之后继续考察了。具体步骤我们一起看下。
为了方便演示,我将示例给出的链表删减如下:
然后变量difNode指向cur所指向的结点,用以记录和当前考察结点不同的结点位置。
变量curRepeatNum表示和变量cur指向的结点重复的结点个数,初始值为0
这时,变量cur和变量difNode指向的是同一个结点,因此curRepeatNum=1。
接着,将变量difNode向后移动一个位置,看下一个结点和变量cur指向的结点值是否相等。在这里,变量cur和变量difNode指向的结点值相等,因此curRepeatNum=2。
接着,将变量difNode继续向后移动一个位置,看下一个结点和变量cur指向的结点值是否相等。在这里,变量cur和变量difNode指向的结点值不相等。
时curRepeatNum=2,表示cur指向的结点1在链表中出现了2次。接着要做的是将变量prev指向的结点的后继指针指向变量difNode所指向的结点。这样,将就重复结点1从链表中删除了。
最后,要做的是将变量cur指向difNode所指向的结点,进行下一个结点的去重
对应代码:
class Solution { public: ListNode* deleteDuplicates(ListNode* head) { ListNode*dummyHead=new ListNode(-1); dummyHead->next=head; ListNode*prev=dummyHead; ListNode*cur=head; while(cur){ int curRepeatNum=0; ListNode*difNode=cur;// 找到和cur指向的结点值不同的结点 while(difNode&&difNode->val==cur->val){ curRepeatNum++; difNode=difNode->next; } if(curRepeatNum>1){// 如果curRepeatNum的值大于1,则表示cur指向的结点重复出现了 prev->next=difNode; } else{ prev=cur;// cur指向的结点没有重复出现,则将变量prev指向cur所指向的结点 } cur=difNode; } return dummyHead->next; } };
运行结果:
环形链表(重点面试常考)
对应letecode链接:
141. 环形链表 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/
题目描述:
给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环。
如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环,则返回 true 。 否则,返回 false 。
示例 1:
输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。
示例 2:输入:head = [1,2], pos = 0
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。
示例 3:输入:head = [1], pos = -1
输出:false
解释:链表中没有环。提示:
链表中节点的数目范围是 [0, 104]
-105 <= Node.val <= 105
pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。
解题思路:快慢指针:
最简单的一种方式就是快慢指针,慢指针每次走一步,快指针每次走两步,如果相遇就说明有环,如果有一个为空说明没有环。代码比较简单:
class Solution { public: bool hasCycle(ListNode *head) { ListNode*fast=head; ListNode*slow=head; while(fast&&fast->next){ fast=fast->next->next; slow=slow->next; if(slow==fast)return true; } return false; } };
但是如果这道题是在面试中就不会这么容易让你过,因为太简单:面试官一般都会问你为什么他们一定会相遇,fast每次只能走两步吗?一次走三步走四步行不行,或者走n步行不行
答案是fast每次走两步才能保证他们一定会相遇 待博主细细道来:
假如环的长度是m,快慢指针最近的间距是n,如图所示
快指针每次走两步,慢指针每次走一步,所以每走一次快慢指针的间距就要缩小一步,他们之间的间距没走一次缩小1步由于m,n都是整数那么迟早都会减到0.
在图一中当走n次的时候就会相遇,在图二中当走m-n次的时候就会相遇。
那如果fast每次走三步了?还会不会相遇了?答案是不一定?
还是一样的当slow进环之后,假设他们的间距为n,但是fast,slow每走一次距离会缩小2,此时如果n是偶数那么它们会相遇,如果是奇数,那么他们之间的距离会减到-1,-1代码什么意思了?-1代码fast反超slow此时他们之间的距离就变成了环的长度减1,也就是m-1,和上面的分析一样,如果m-1是偶数那么就可以相遇当时如果m-1是奇数那么它又会减到-1,那么就会重复上述步骤。那么他们也就永远不会相遇。
fast一次走四步的分析方法也是类似的,各位铁子可以自己下去推导
环形链表Il(重点面试常考)
对应letecode链接:
142. 环形链表 II - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)
对应题目描述:
给定一个链表,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。
如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。
不允许修改 链表。
示例 1:
输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。
示例 2:输入:head = [1,2], pos = 0
输出:返回索引为 0 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。
示例 3:输入:head = [1], pos = -1
输出:返回 null
解释:链表中没有环。
提示:
链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
-105 <= Node.val <= 105
pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引
解题思路:双指针
1.设slow fast 第一次相遇 。设两指针
fast
,slow
指向链表头部head
,fast
每轮走 2 步,slow
每轮走 11步。第一种情况:
fast 指针走过链表末端,说明链表无环,直接返回 null;
第二种情况:若有环,两指针一定会相遇。因为每走 1 轮,fast 与 slow 的间距 -1,fast 终会追上 slow
第三种情况:
当fast == slow时, 两指针在环中 第一次相遇 。下面分析此时fast 与 slow走过的 步数关系 :
设链表共有 a+b 个节点,其中 链表头部到链表入口 有 a 个节点(不计链表入口节点), 链表环 有 b 个节点(注意:a 和 b 是未知数,例如图解上链表 a=4 , b=5)。
设两指针分别走了 f,s 步,则有:
fast 走的步数是slow步数的 2 倍,即 f = 2s;(解析: fast 每轮走 2 步)
fast 比 slow多走了 n 个环的长度,即f=s+nb;( 解析: 双指针都走过 a 步,然后在环内绕圈直到重合,重合时 fast 比 slow 多走 环的长度整数倍 );
以上两式相减得:f = 2nb,s = nb,即fast和slow 指针分别走了 2n,n 个 环的周长 (注意: n 是未知数,不同链表的情况不同)。
如果让指针从链表头部一直向前走并统计步数k,那么所有 走到链表入口节点时的步数 是:k=a+nb(先走 a 步到入口节点,之后每绕 1 圈环( b 步)都会再次到入口节点)。
而目前,slow 指针走过的步数为 nbnb 步。因此,我们只要想办法让 slow 再走 a 步停下来,就可以到环的入口。
但是我们不知道 a 的值,该怎么办?依然是使用双指针法。我们构建一个指针,此指针需要有以下性质:此指针和slow 一起向前走 a 步后,两者在入口节点重合。那么从哪里走到入口节点需要 a 步?答案是链表头部head。双指针第二次相遇:
slow指针 位置不变 ,将fast指针重新 指向链表头部节点 ;slow和fast同时每轮向前走 1 步;
TIPS:此时 f = 0,s = nb ;
当 fast 指针走到f = a步时,slow 指针走到步s = a+nb,此时 两指针重合,并同时指向链表环入口 。
返回slow指针指向的节点。0
对应代码:
class Solution { public: ListNode *detectCycle(ListNode *head) { ListNode*fast=head; ListNode*slow=head; while(fast&&fast->next){ fast=fast->next->next; slow=slow->next; if(slow==fast){ fast=head; while(fast!=slow){ fast=fast->next; slow=slow->next; } return slow; } } return NULL; } };
分割链表:
对应letecode链接:
面试题 02.04. 分割链表 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)
题目描述:
给你一个链表的头节点 head 和一个特定值 x ,请你对链表进行分隔,使得所有 小于 x 的节点都出现在 大于或等于 x 的节点之前。
你不需要 保留 每个分区中各节点的初始相对位置。
示例 1:
输入:head = [1,4,3,2,5,2], x = 3
输出:[1,2,2,4,3,5]
示例 2输入:head = [2,1], x = 2
输出:[1,2]提示:
链表中节点的数目在范围 [0, 200] 内
-100 <= Node.val <= 100
-200 <= x <= 200
解题思路:
只需要遍历链表的所有节点,小于x的放到一个小的链表中,大于等于x的放到一个大的链表中,最后再把这两个链表串起来即可。
对应代码:
class Solution { public: ListNode* partition(ListNode* head, int x) { ListNode*smallHead=new ListNode(-1); //小链表的头 ListNode*bigHead=new ListNode(-1); // 大链表的头 ListNode*smallTail=smallHead; //小链表的尾 ListNode*bigTail=bigHead; //大链表的尾 //变量链表 while(head){ if(head->val<x){ smallTail->next=head;//链接 smallTail=smallTail->next; } else{ bigTail->next=head; bigTail=bigTail->next;//链接 } head=head->next; } smallTail->next=bigHead->next; bigTail->next=nullptr;//防止成环 return smallHead->next; } };
运行结果:
回文链表:
对应letecode链接:
力扣
题目描述:
给定一个链表的 头节点 head ,请判断其是否为回文链表。
如果一个链表是回文,那么链表节点序列从前往后看和从后往前看是相同的。
示例 1:
输入: head = [1,2,3,3,2,1]
输出: true
示例 2:输入: head = [1,2]
输出: false提示:
链表 L 的长度范围为 [1, 105]
0 <= node.val <= 9进阶:能否用 O(n) 时间复杂度和 O(1) 空间复杂度解决此题?
解题思路:基本步骤上面都已经做过了
把链表分成前后两段,当链表节点数为奇数时,前半段要比后半段多一个节点;
把链表的后半段进行反转;
判断前半段链表和反转后的链表各节点值是否相同。若前半段比后半段多一个节点,多出的节点不做判断。
判断的时候使用两个指针指向前后段的头节点,逐各对比,直至指针 p2 为空。
对应代码:
反转代码:
ListNode*Reverse(ListNode*head) { iF(!head||!head->next)return head; ListNode* res=Reverse(head->next); head->next->next=head; head->next=nullptr; return res; }
分割链表的代码:
ListNode*GetMid(ListNode*head) { ListNode*prev=nullptr; ListNode*slow=head; ListNode*fast=head; while(fast&&fast->next) { prev=slow; fast=fast->next->next; slow=slow->next; } prev->next=nullptr; return slow; }
bool isPalindrome(ListNode* head) { if(head==nullptr||head->next==nullptr) return true; ListNode*P2=GetMid(head); P2=Reverse(P2); ListNode*P1=head; while(P2&&P1){ if(P1->val!=P2->val){ return false; } P1=P1->next; P2=P2->next; } return true; } };
总代码:
class Solution { public: ListNode*GetMid(ListNode*head) { ListNode*prev=nullptr; ListNode*slow=head; ListNode*fast=head; while(fast&&fast->next) { prev=slow; fast=fast->next->next; slow=slow->next; } prev->next=nullptr; return slow; } ListNode*Reverse(ListNode*head) { if(!head||!head->next)return head; ListNode* res=Reverse(head->next); head->next->next=head; head->next=nullptr; return res; } bool isPalindrome(ListNode* head) { if(head==nullptr||head->next==nullptr) return true; ListNode*P2=GetMid(head);//将链表一分为二 P2=Reverse(P2);//反转后半段链表 ListNode*P1=head; while(P2&&P1){ if(P1->val!=P2->val){//一一比较 return false; } P1=P1->next; P2=P2->next; } return true; } };
链表相交:
对应letecode链接:
面试题 02.07. 链表相交 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)
题目描述:
给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ,请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点,返回 null 。
图示两个链表在节点 c1 开始相交:
题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。
注意,函数返回结果后,链表必须 保持其原始结构 。
示例 1:
输入:intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出:Intersected at '8'
解释:相交节点的值为 8 (注意,如果两个链表相交则不能为 0)。
从各自的表头开始算起,链表 A 为 [4,1,8,4,5],链表 B 为 [5,0,1,8,4,5]。
在 A 中,相交节点前有 2 个节点;在 B 中,相交节点前有 3 个节点。
示例 2:输入:intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出:Intersected at '2'
解释:相交节点的值为 2 (注意,如果两个链表相交则不能为 0)。
从各自的表头开始算起,链表 A 为 [0,9,1,2,4],链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中,相交节点前有 3 个节点;在 B 中,相交节点前有 1 个节点。
示例 3:输入:intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出:null
解释:从各自的表头开始算起,链表 A 为 [2,6,4],链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交,所以 intersectVal 必须为 0,而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交,因此返回 null 。提示:
listA 中节点数目为 m
listB 中节点数目为 n
0 <= m, n <= 3 * 104
1 <= Node.val <= 105
0 <= skipA <= m
0 <= skipB <= n
如果 listA 和 listB 没有交点,intersectVal 为 0
如果 listA 和 listB 有交点,intersectVal == listA[skipA + 1] == listB[skipB + 1]
进阶:你能否设计一个时间复杂度 O(n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案?
解题思路:双指针
我们还可以使用两个指针,最开始的时候一个指向链表A,一个指向链表B,然后他们每次都要往后移动一位,顺便查看节点是否相等。如果链表A和链表B不相交,基本上没啥可说的,我们这里假设链表A和链表B相交。那么就会有两种情况,
一种是链表A的长度和链表B的长度相等,他们每次都走一步,最终在相交点肯定会相遇。
一种是链表A的长度和链表B的长度不相等,如下图所示:
虽然他们有交点,但他们的长度不一样,所以他们完美的错开了,即使把链表都走完了也找不到相交点。
我们仔细看下上面的图,如果A指针把链表A走完了,然后再从链表B开始走到相遇点就相当于把这两个链表的所有节点都走了一遍,同理如果B指针把链表B走完了,然后再从链表A开始一直走到相遇点也相当于把这两个链表的所有节点都走完了
所以如果A指针走到链表末尾,下一步就让他从链表B开始。同理如果B指针走到链表末尾,下一步就让他从链表A开始。只要这两个链表相交最终肯定会在相交点相遇,如果不相交,最终他们都会同时走到两个链表的末尾,我们来画个图看一下:
从上面之中我们可以知道:A指针和B指针如果一直走下去,那么他们最终会在相交点相遇,最后
代码实现:
class Solution { public: ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) { ListNode*tempA=headA; ListNode*tempB=headB; while(tempA!=tempB){ //如果指针tempA不为空,tempA就往后移一步。 //如果指针tempA为空,就让指针tempA指向headB(注意这里是headB不是tempB) tempA=(tempA==nullptr?headB:tempA->next); tempB=(tempB==nullptr?headA:tempB->next); } return tempA; //tempA要么是空,要么是两链表的交点 } };
其实本题还又另外一种思路就是:
统计两个链表的长度,找到两个链表长的那个,让后让长的那个先走两个链表长度的绝对值之差的长度,然后在同时遍历链表,看是不是有节点相等,如果有则返回相同时的指针,如果遍历完了还没有找到相等的就返回nullptr,各位铁子们可以下去自己试一下
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