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一:前言
二:简单题目
(1)移除链表元素
(2)反转链表
(3)找链表的中间结点
(4)输入一个链表,输出该链表中倒数第k个结点
(5)合并两个有序链表
(6)相交链表
(7)判断链表是否带环
三:较难题目
(1)链表分割
(2)判断链表是否为回文结构
(3)找到成环链表的入环结点
(4)复制带随机指针的链表
一:前言
这一部分链表的OJ的题目适用于已经掌握链表基础的同学。
如果有对链表基础功能实现有问题的同学可以看这里:
https://blog.csdn.net/2301_76269963/article/details/129586021?spm=1001.2014.3001.5501
二:简单题目
(1)移除链表元素
链接:https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/description/
题目要求:
基础思路:
【1】特殊情况:链表为空直接返回NULL。
【2】使用一个cur指针遍历整个链表。
【3】涉及到释放结点,要提前用next指针记录下一个位置。
【4】 用prev记录要删除的结点的前一个结点,保证链表连通。
【5】如果要删除,prev不变;不用删除的话prev,next,cur都要迭代。
【6】如果删除的是头结点,头结点要进行迭代。
代码:
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) { //如果链表为空,直接返回NULL。 if (head == NULL) { return head; } //当前结点 struct ListNode* cur = head; //记录下一个结点 struct ListNode* next = head->next; //记录原结点 struct ListNode* prev = head; while (cur) { //如果找到要删除的结点 if ((cur->val) == val) {//如果释放的是头结点 if (cur == head) { free(cur); head = next; cur = next; }//释放的不是头结点 else { free(cur); prev->next = next; } }//没找到进行prev迭代 else { prev = cur; } //迭代,要考虑next已经为空的情况 cur = next; if (next) next = next->next; } //返回头结点 return head;}
(2)反转链表
链接:https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list/description/
题目要求:
基础思路:
【1】建立一个新的头。
【2】将原链表中的元素一个个拿下来。
【3】用prev记录新链表前一个结点,然后让新拿下来的结点指向prev。
图解:
代码:
struct listnode* reverselist(struct listnode* head){//一个个拿出来链接struct listnode* newnode = head; //记录前一个指针struct listnode* prev = NULL;while (head){ //head指向后一个结点 head = head->next; //改变结点指向 newnode->next = prev; prev = newnode; //newnode要作为新的头结点,不能指空 if (head) newnode = head;}return newnode;}
(3)找链表的中间结点
链接:https://leetcode.cn/problems/middle-of-the-linked-list/description/
题目要求:
基础思路:
【1】设置一个慢指针slow和一个快指针fast。
【2】慢指针slow走一步,快指针fast走两步。
【3】当fast为空或者fast->next(避免对空指针解引用)为空就结束循环。
图解:
代码:
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head){ //慢指针struct ListNode* slow = head; //快指针struct ListNode* fast = head;while (fast){ //如果是偶数个结点,fast为最后一个时应该直接跳出if (fast->next == NULL)break;fast = fast->next->next;slow = slow->next;} //返回慢结点return slow;}
(4)输入一个链表,输出该链表中倒数第k个结点
链接:https://www.nowcoder.com/practice/529d3ae5a407492994ad2a246518148a?tpId=13&&tqId=11167&rp=2&ru=/activity/oj&qru=/ta/coding-interviews/question-ranking
题目要求:
基础思路:
【1】考虑特殊情况:链表为空,返回空;给的k值大于链表结点数,返回空。
【2】还是利用快慢指针,快指针先走k步,然后快慢指针相同速度走,直到快指针为空,此时慢指针就是要求的结点。
代码:
struct ListNode* FindKthToTail(struct ListNode* pListHead, int k ) { //如果为空链表直接返回空 if (pListHead == NULL)return NULL;struct ListNode* slow = pListHead;struct ListNode* fast = pListHead; //快指针先走k步for (int i = 0; i next;} //慢指针会一直落后k个结点while (fast){ fast = fast->next; slow = slow->next;} //返回慢指针return slow;}
(5)合并两个有序链表
链接:https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/description/
题目要求:
基础思路:
【1】考虑特殊情况:其中一个链表为空返回另一个链表。
【2】设置一个新头newhead和新尾newtail。
【3】依次比较链表结点,小的拿下来作为新尾。(相同情况拿第一个链表)
【4】其中一个链表走空结束循环,将没走完的链表的剩余结点链接到新链表后面。
图解:
代码:
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2){//设置一个新的头和新的尾struct ListNode* newhead = NULL, * newtail = NULL;//如果其中一个链表为空,返回另一个链表if (list1 == NULL)return list2;if (list2 == NULL)return list1;//如果第一个链表的结点数据大于第二个链表结点数据,//那第二个链表的头结点作为新头,反之第一个链表头结点作为新头if (list1->val >= list2->val){newhead = newtail = list2;list2 = list2->next;}else{newhead = newtail = list1;list1 = list1->next;}//一直循环,直到一边为空while (list1 && list2){//如果第一个链表的结点数据小,把这个结点接到新链表后面//然后进行迭代,指向下一个结点if (list1->val val){newtail->next = list1;newtail = list1;list1 = list1->next;}//如果第二个链表的结点数据小,把这个结点接到新链表后面//然后进行迭代,指向下一个结点else{ newtail->next = list2; newtail = list2; list2 = list2->next; }}//将没走到的链表的后续结点链接到新链表后面if (list1)newtail->next = list1;elsenewtail->next = list2;//返回新链表头return newhead;}
(6)相交链表
链接:https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-linked-lists/description/
题目要求:
• 这个题目最好想到的方法就是暴力求解,将其中一个链表的每一个结点与另一个链表的每一个结点比较,如果存储的地址相同,说明下一个结点是相交结点,这样就利用了双重循环,时间复杂度到达了O(n^2),我运行的时候没通过,下面我们介绍一种时间复杂度为O(n),思路相对简单的方法。
基础思路:
【1】考虑特殊情况:其中一个链表为空,返回空。
【2】易知当两个非空链表相交时,两个链表的尾结点一定是相交结点,我们可以利用尾结点,判断两者是否相交。
【3】在找尾结点的同时计算两个链表的步长,计算距离差距gap,让长链表先走gap步,然后两个链表一起走,直到找到地址相同的结点(即交点)。
图解:
代码:
struct listnode* getintersectionnode(struct listnode* heada, struct listnode* headb) { //计算长度 int lengtha = 1; int lengthb = 1; //如果其中一个为空,返回空 if (heada == null || headb == null) return null; //找两个链表的尾结点并计算长度 struct listnode* taila = heada; struct listnode* tailb = headb; while (taila->next) { taila = taila->next; lengtha++; } while (tailb->next) { tailb = tailb->next; lengthb++; } //判断相交 if (taila != tailb) { return null; } //计算相差步长,abs函数可以算两数的绝对值 int gap = abs(lengthb - lengtha); //设B链表长,A链表短 struct listnode* longlist = headb; struct listnode* shortlist = heada; //如果A链表长,改变值 if (lengtha > lengthb) { shortlist = headb; longlist = heada; } //长链表先走gap步 while (gap--) { longlist = longlist->next; } //循环求两个链表交点 while (longlist != shortlist) { longlist = longlist->next; shortlist = shortlist->next; } //返回交点 return longlist;}
(7)判断链表是否带环
链接:https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle/description/
题目要求:
•在讲述基础思路前,我想先进行一个数学推导,如果有一个环形赛道,其中一个人A以速度2m/s跑,一个人B以速度1m/s跑,请问A是否能追上B?
很明显A一定会追上B,就像链表成环一样,两步走的一方一定会在环内部追上一步走的一方(链表的环长一定是正整数)。
图解:
基础思路:
【1】考虑特殊情况:链表为空,返回空。
【2】设置一个慢指针slow和快指针fast,慢走一步,快走两步。
【3】如果fast或者fast->next为空,说明链表不成环。
【4】如果成环,fast一定会追上slow,追上了返回true。
图解:
代码:
bool hasCycle(struct ListNode* head){struct ListNode* slow = head, * fast = head;//如果链表为空,返回falseif (head == NULL)return false;while (fast->next){//慢指针走一步,快走两步slow = slow->next;fast = fast->next->next;//如果走完直接为空,返回falseif (fast == NULL)return false;//如果fast追到slow,说明链表成环,返回true。if (fast == slow)return true;}//如果fast->next为空,链表不成环,返回false。return false;}
三:较难题目
(1)链表分割
链接:https://www.nowcoder.com/practice/0e27e0b064de4eacac178676ef9c9d70?tpId=8&&tqId=11004&rp=2&ru=/activity/oj&qru=/ta/cracking-the-coding-interview/question-ranking
题目要求:
基础思路:
【1】设计一个cur指针遍历链表。
【2】将链表分割成两个链表,数据小于x的结点合成一个链表(简称小链表),数据大于x的合成一个链表(简称大链表)。
【3】考虑特殊情况:链表为空返回空,分割处理后如果其中一个链表为空,返回另一个链表。
【4】分割结束后小链表的尾要和大链表的头链接,大链表的尾要指向空。
图解:
代码:
struct listnode* partition(struct listnode* head, int x) { //如果给的链表为空,我们直接返回空 if (head == NULL) return NULL; //用来遍历整个链表 struct listnode* cur = head; //小于x的链表 struct listnode* lesshead = NULL; struct listnode* lesstail = NULL; //大于等于x的链表 struct listnode* biggerhead = NULL; struct listnode* biggertail = NULL; //遍历整个链表 while (cur) { if (cur->val next = cur; lesstail = cur; } } else { //小于x的链表的第一个结点的插入 if (biggerhead == NULL) { biggerhead = biggertail = cur; } else { //让原来的尾指向新尾 biggertail->next = cur; biggertail = cur; } } //cur迭代 cur = cur->next; } //小链表的尾指向大链表头,大链表尾指空。 //如果其中一个链表为空,不对其解引用 if (lesstail != NULL) lesstail->next = biggerhead; if (biggertail != NULL) biggertail->next = NULL; //如果没有元素小于x,返回大的链表 if (lesstail == NULL) return biggerhead; //如果没有元素大于x,返回小的链表 else return lesshead;}
(2)判断链表是否为回文结构
链接:https://leetcode.cn/problems/aMhZSa/
题目要求:
基础思路:
【1】先找到中间的结点。(前面有)
【2】反转中间结点后的链表。(前面有)
【3】遍历两个链表,依次比较,有不同返回false。
【4】循环结束条件为两个链表任意一个走到空。
图解:
代码:
//判断链表是否为回文//找中间结点struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {struct ListNode* slow = head;struct ListNode* fast = head;while (fast){if (fast->next == NULL)break;fast = fast->next->next;slow = slow->next;}return slow;}//进行反转struct ListNode* reverseList(struct ListNode* phead){struct ListNode* newnode = phead;//记录前一个指针struct ListNode* prev = NULL;while (phead){//head指向后一个结点phead = phead->next;//改变结点指向newnode->next = prev;prev = newnode;//newnode要作为新的头结点,不能指空if (phead)newnode = phead;}return newnode;}//判断是否为回文bool isPalindrome(struct ListNode* head) {//找中间struct ListNode* mid = middleNode(head);//反转struct ListNode* rHead = reverseList(mid);//前半段struct ListNode* cur1 = head;//后半段struct ListNode* curA = rHead; //一个个判断,不同直接返回falsewhile (cur1 && curA){if (cur1->val != curA->val){return false;}else{//如果相同,迭代cur1 = cur1->next;curA = curA->next;}} //全部相同,返回true。return true;}
(3)找到成环链表的入环结点
链接:https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle-ii/description/
题目要求:
题目的两种思路:
1.相遇后断开
基础思路:
【1】设计快慢指针,快走两步,慢走一步,找到第一次相遇的结点(简称meet)。
【2】在这个结点处断开,meet指向空,meet原来的下一个结点作为新链表的头。
【3】题目就转换为了求两个链表的交点。
图解:
代码:
//第二解法,断开找交点struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head){ struct ListNode* slow = head, * fast = head; while (fast && fast->next) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; //相遇 if (fast == slow) { struct ListNode* meet = fast; //第二个链表的头 struct ListNode* newhead = fast->next; fast->next = NULL; //找到交点 struct ListNode* headTail = head; struct ListNode* newheadTail = newhead; //计算长度 int len = 0; int newLen = 0; while (headTail) { headTail = headTail->next; len++; } while (newheadTail) { newheadTail = newheadTail->next; newLen++; } //计算长度差距 int gap = abs(newLen - len); struct ListNode* longList = newhead; struct ListNode* shortList = head; if (len > newLen) { longList = head; shortList = newhead; } //长链表先走gap步 while (gap--) { longList = longList->next; } while (longList != shortList) { longList = longList->next; shortList = shortList->next; } //返回交点 return longList; } } //走到空返回NULL return NULL;}
2.数学公式法(更加简洁)
基础思路:
【1】先进行数学推导。
【2】将公式转换成代码。
推导:
代码:
//判断是否成环并且找到入环点struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head) {//判断是否有环struct ListNode* fast = head, * slow = head;while (fast && fast->next){slow = slow->next;fast = fast->next->next;//相遇if (fast == slow){//公式法struct ListNode* meet = slow;while (head != meet){head = head->next;meet = meet->next;}return meet;}}//没有成环,返回空。return NULL;}
(4)复制带随机指针的链表
链接:https://leetcode.cn/problems/copy-list-with-random-pointer/description/
题目要求:
基础思路:
【1】考虑特殊情况:链表为空,返回空。
【2】我们可以依次复制链表中的结点并将它们放在原链表结点之后。
图解:
★★★链接之后我们可以发现一个非常神奇的规律,那就是除了random指向NULL的情况,其它新生成结点的random都是它前一个结点的random的next。
【3】根据规律复制random
【4】合成新链表,恢复原链表。
图解:
代码:
struct node* copyrandomlist(struct node* head) { //如果链表为空。返回空 if (head == NULL) return NULL; //复制加链接 struct node* cur = head; while (cur) { //生成新结点 struct node* copy = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); //复制数据域 copy->val = cur->val; //复制指针域 copy->next = cur->next; //链接两个链表 cur->next = copy; //迭代 cur = copy->next; } //复制random cur = head; while (cur) { struct node* copy = cur->next; //cur->random为空的情况单独处理 if (cur->random == NULL) copy->random = NULL; else { copy->random = cur->random->next; } //迭代 cur = copy->next; } //切割复原 cur = head; //新链表的头和尾 struct node* copyhead = cur->next; struct node* copytail = cur->next; while (cur != NULL) { //恢复原链表结构 cur->next = copytail->next; //cur迭代 cur = cur->next; //如果cur为空,不进行迭代 if (cur ) { //旧尾指向新尾 copytail->next = cur->next; //迭代 copytail = copytail->next; } } //返回新链表的头 return copyhead;}