链表实现及常用操作(C++)
本文非原创，参考链接：https://www.cnblogs.com/byonecry/p/4458821.html
链表实现及常用操作(C++)
0.摘要
- 定义
- 插入节点（单向链表）
- 删除节点（单向链表）
- 反向遍历链表
- 找出中间节点
- 找出倒数第k个节点
- 翻转链表
- 判断两个链表是否相交，并返回相交点
- 判断链表是否有环路，获取连接点，计算环的长度
- 二叉树和双向链表转化
1.定义
1.1单向链表
单向链表的节点包括：
- 数据域：用于存储数据元素的值。
-
指针域（链域）：用于存储下一个结点地址或者说指向其直接后继结点的指针。
struct Node{ int value; Node * next; };
1.2双向链表
双向链表的节点包括：
- 数据域：用于存储数据元素的值。
- 左指针域（左链域）：用于存储上一个结点地址或者说指向其直接前继结点的指针。
-
右指针域（右链域）：用于存储下一个结点地址或者说指向其直接后继结点的指针。
struct DNode{ int value; DNode * left; DNode * right; };
2.常用操作例题
2.1插入节点（单向链表）
//p节点后插入值为i的节点 void insertNode(Node *p, int i){ Node* node = new Node; node->value = i; node->next = p->next; p->next = node; }
2.2删除节点（单向链表）
当需要删除一个节点p时，只需要将p的前一个节点的next赋为p->next,但是由于是单向的，只知道p，无法知道p前一个节点，所以需要转换思路。将p下一个的节点覆盖到p节点即可，这样就等效于将p删除了。
void deleteNode(Node *p){ p->value = p->next->value; p->next = p->next->next; }
2.3反向遍历链表
法一：反向遍历链表就类似于事先遍历的节点后输出，即“先进后出”，那么可以将链表遍历存放于栈中，其后遍历栈依次弹出栈节点，达到反向遍历效果。
//1.stack void printLinkedListReversinglyByStack(Node *head){ stack<Node* > nodesStack; Node* pNode = head; //遍历链表 while (pNode != NULL) { nodesStack.push(pNode); pNode = pNode->next; } while (!nodesStack.empty()) { pNode=nodesStack.top(); printf("%d\t", pNode->value); nodesStack.pop(); } } //2.递归 void printLinkedListReversinglyRecursively(Node *head){ if (head!=NULL) { if (head->next!=NULL) { printLinkedListReversinglyRecursively(head->next); } printf("%d\t", head->value); } }
2.4找出中间节点
用slow和fast指针标记，slow每次走一步，fast每次走两步，当fast到尾节点时，slow就相当于总长度的一半，即在中间节点。
//找出中间节点 Node* findMidNode(Node* head){ Node* slow = head; Node* fast = head; while (fast->next != 0&&fast->next->next!=0) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; } return slow; }
2.5找出倒数第k个节点
用slow和fast指针标记,fast指针事先走k步，然后slow和fast同时走，当fast到达末节点时，slow在fast的前k个节点，即为倒数第k个节点。
//找出倒数第k个节点 Node* findKNode(Node* head,int k){ Node *temp1 = head; Node *temp2 = head; while (k-->0) { if(temp2 == NULL){ return NULL; } temp2 =temp2->next; } while (temp2->next != NULL&&temp2->next->next!=NULL) { temp1 = temp1->next; temp2 = temp2->next->next; } return temp1; }
2.6翻转链表
题意即为将链表反过来，即，原本为p1-p2-p3翻转为p3-p2-p1。读者需自行画图体会指针操作。
//翻转链表 Node * reverseLinkedList(Node* head,int k){ Node *reversedHead = NULL; Node *pNode = head; Node *pre = NULL; while (pNode!=NULL) { if (pNode->next==NULL) { reversedHead = pNode; } Node* nxt = pNode->next; pNode->next = pre; pre=pNode; pNode=nxt; } return reversedHead; }
2.7判断两个链表是否相交，并返回相交点
如果两个链表相交，其形状必为y形，而不可以能为x形，即两条链表必有相同的尾节点。首先，计算得到两个链表的长度:m,n，求得两个链表长度之差distance＝|m-n|，让较长得那个链表事先走distance步，这样，若是链表相交得话，二者指针必相撞，相撞点即为相交点。
Node* findCrosspoint(Node* l1, Node* l2){ int m = getLinkedListLength(l1); int n = getLinkedListLength(l2); int distance=0; Node *temp1= l1; Node *temp2= l2; if (m>n) { distance = m - n; while (distance>0) { distance--; temp1=temp1->next; } } else{ distance = n - m; while (distance>0) { distance--; temp2 = temp2->next; } } while(temp1!=temp2&&temp1->next!=NULL&&temp2->next!=NULL){ temp1=temp1->next; temp2=temp2->next; } if(temp1 == temp2){ return temp1; } return 0; }
2.8判断链表是否有环路，获取连接点，计算环的长度
此题很有意思，具体详细请参考：http://www.cnblogs.com/xudong-bupt/p/3667729.html
判断是否含有环：slow和fast，slow指针每次走一步，fast指针每次走两步，若是链表有环，fast必能追上slow（相撞），若fast走到NULL，则不含有环。
//判断是否含有环 bool containLoop(Node* head){ if (head==NULL) { return false; } Node* slow = head; Node* fast = head; while (slow!=fast&&fast->next!=NULL) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; } if (fast==NULL) { return false; } return true; }
判断环的长度：在相撞点处，slow和fast继续走，当再次相撞时，slow走了length步，fast走了2*length步，length即为环得长度。
//获得环的长度 int getLoopLength(Node* head){ if (head==NULL) { return 0; } Node* slow = head; Node* fast = head; while (slow!=fast&&fast->next!=NULL) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; } if (fast==NULL) { return 0; } //slow和fast首次相遇后，slow和fast继续走 //再次相遇时，即slow走了一圈，fast走了两圈 int length = 0; while (slow!=fast) { length++; slow = slow->next; fast = fast->next->next; } return length; }
环得连接点：slow和fast第一次碰撞点到环的连接点的距离=头指针到环的连接点的距离，此式可以证明，详见上面链接。
//获得环的连接点 Node* getJoinpoit(Node* head){ if (head==NULL) { return NULL; } Node* slow = head; Node* fast = head; while (slow!=fast&&fast->next!=NULL) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; } if (fast==NULL) { return NULL; } Node* fromhead = head; Node* fromcrashpoint = slow; while (fromcrashpoint!=fromhead) { fromhead = fromhead->next; fromcrashpoint = fromcrashpoint->next; } return fromhead; }
2.9二叉树和双向链表转化
二叉树和双向链表转化指的是，二叉树节点结构和双向链表的结构想类似，只不过二叉树节点的节点存储的两个指针为左右子数，而双向链表存储的是前后节点。题意为将二叉树的某种遍历转化为链表存储。此题很明显该用递归，读者可以画图体会一下指针变化。
二叉树节点或双向链表节点定义：
struct BinaryTreeNode{ int value; BinaryTreeNode* left; BinaryTreeNode* right; };
二叉树的中序遍历转换为双向链表
BinaryTreeNode* convertNode(BinaryTreeNode* pNode, BinaryTreeNode** pLastNodeInLast){ if (pNode == NULL) { return NULL; } BinaryTreeNode *pCurrent = pNode; if (pCurrent->left != NULL) { convertNode(pCurrent->left, pLastNodeInLast); } pCurrent->left = *pLastNodeInLast; if (*pLastNodeInLast != NULL) { (*pLastNodeInLast)->right=pCurrent; } *pLastNodeInLast = pCurrent; if (pCurrent->right != NULL) { convertNode(pCurrent->right, pLastNodeInLast); } return NULL; } BinaryTreeNode* convertBTToDLL(BinaryTreeNode* root){ BinaryTreeNode *pLastNodeInLast = NULL; convertNode(root, &pLastNodeInLast); BinaryTreeNode *pHeadOfList = pLastNodeInLast; while (pHeadOfList != NULL && pHeadOfList->left != NULL) { pHeadOfList = pHeadOfList->left; } return pHeadOfList; }
