2021-12-30数组链表day7

链表常用算法

题1：

21. 合并两个有序链表labuladong 题解思路

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

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
        ListNode temp=new ListNode(),head=temp;
        while (list1!=null&&list2!=null) {
            if (list1.val<list2.val) {
                head.next=list1;
                list1=list1.next;
            }else{
                head.next=list2;
                list2=list2.next;
            }
            head=head.next;
        }
        if (list1!=null) {
            head.next=list1;
        }
        if (list2!=null) {
            head.next=list2;
        }
        return temp.next;

    }
}

分别比较两个链表，取出较小值。temp为虚拟头节点，返回为他的next

题2：

23. 合并K个升序链表labuladong 题解思路

给你一个链表数组，每个链表都已经按升序排列。

请你将所有链表合并到一个升序链表中，返回合并后的链表。

 

示例 1：

输入：lists = [[1,4,5],[1,3,4],[2,6]]
输出：[1,1,2,3,4,4,5,6]
解释：链表数组如下：
[
  1->4->5,
  1->3->4,
  2->6
]
将它们合并到一个有序链表中得到。
1->1->2->3->4->4->5->6

示例 2：

输入：lists = []
输出：[]

示例 3：

输入：lists = [[]]
输出：[]

 

提示：

• k == lists.length
• 0 <= k <= 10^4
• 0 <= lists[i].length <= 500
• -10^4 <= lists[i][j] <= 10^4
• lists[i] 按 升序 排列
• lists[i].length 的总和不超过 10^4

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
        if (lists.length==0) return null;
        ListNode head=new ListNode(0),temp=head;
        PriorityQueue<ListNode> queue=new PriorityQueue<>(
            lists.length,(a,b)->{return a.val-b.val;}
        );
        for (ListNode list:lists){
            if (list!=null) queue.add(list);
        }
        while (!queue.isEmpty()){
            ListNode t=queue.poll();
            temp.next=t;
            if (t.next!=null){
                queue.add(t.next);
            }
            temp=temp.next;
        }
        return head.next;
    }
}

优先队列实现小根堆，每次从队列中取出最小的节点加入，并将下一个节点加入队列中。

注意：优先队列的定义可以定义长度+比较器。

题3：

19. 删除链表的倒数第 N 个结点labuladong 题解思路

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

 

示例 1：

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

示例 2：

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

 

提示：

• 链表中结点的数目为 sz
• 1 <= sz <= 30
• 0 <= Node.val <= 100
• 1 <= n <= sz

 

进阶：你能尝试使用一趟扫描实现吗？

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode fast=head,slow=head;
        for (int i=0;i<n;i++){
            fast=fast.next;
        }
        if (fast==null) return head.next;
        while (fast.next!=null){
            fast=fast.next;
            slow=slow.next;
        }
        if (slow.next.next==null){
            //删除最后一个节点
            slow.next=null;
        }else{
            slow.next=slow.next.next;
        }
        return head;
    }
}

思路：快慢指针思想。倒数第n个节点，快指针先走n步，慢指针再走，快指针走到头，慢指针就是倒数第n个。

需要注意，为了方便，慢指针是需要删除的节点前面那个节点。所以需要判断，如果删除的是最后那个节点，就直接将next赋值null，否则跳过下一个节点。

特殊情况，删除头结点，如果删除头结点，则快指针直接变成null，直接返回头指针下一个节点就可。

运用虚拟头节点更简单，不需要讨论。

// 主函数
public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
// 虚拟头结点
ListNode dummy = new ListNode(-1);
dummy.next = head;
// 删除倒数第 n 个，要先找倒数第 n + 1 个节点
ListNode x = findFromEnd(dummy, n + 1);
// 删掉倒数第 n 个节点
x.next = x.next.next;
return dummy.next;
}
private ListNode findFromEnd(ListNode head, int k) {
// 代码⻅上⽂
}

题4:

876. 链表的中间结点labuladong 题解思路

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。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        ListNode fast=head,slow=head;
        while (fast.next!=null&&fast.next.next!=null){
            fast=fast.next.next;
            slow=slow.next;
        }
        if (fast.next==null) return slow;
        else return slow.next;
    }
}

快指针跑两步，慢指针跑一步。

最后要判断一下，是否有两个中间节点，是得返回下一个。

题5:

160. 相交链表labuladong 题解思路

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。如果两个链表不存在相交节点，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 。

自定义评测：

评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）：

• intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0
• listA - 第一个链表
• listB - 第二个链表
• skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
• skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数

评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。

 

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], 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 [5,6,1,8,4,5]。
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 = [1,9,1,2,4], 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 [1,9,1,2,4]，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
• 1 <= 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] == listB[skipB]

 

进阶：你能否设计一个时间复杂度 O(m + n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案？

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        ListNode a=headA,b=headB;
        while (a!=b){ 
            if (a==null) a=headB;
            else a=a.next;
            if (b==null) b=headA;
            else b=b.next;
        }
        return a;
    }
}

思路：a遍历完遍历B,B遍历完遍历a，则相交必然会有交点，否则交点为null；

题6：

142. 环形链表 IIlabuladong 题解思路

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

 

进阶：你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode fast=head,slow=head;
        while (fast!=null&&fast.next!=null) {
            fast=fast.next.next;
            slow=slow.next;
            if (fast==slow) break;
        }
        if (fast==null||fast.next==null) return null;
        //无环
        slow=head;
        while (slow!=fast){
            slow=slow.next;
            fast=fast.next;
        }
        return slow;
    }
}

思路：先通过快慢指针判断是否有环，相交即有环。此时，快指针比慢指针多跑一圈，而且这一圈正好是环的长度k。若距离环起点m处相遇， 则快指针在环内 差k-m，此时让慢指针从头开始，经过k-m必定与慢指针在起点处相遇。