链表——数据结构
链表
一、算法
1.翻转链表
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
1.1 递归
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
return reverse(head);
}
private ListNode reverse(ListNode head) {
// 判断 头结点临界
if(head == null) {
return head;
}
// 判断 尾结点临界
if(head.next == null) {
return head;
}
ListNode last = reverse(head.next);
// 翻转头结点 与 下一个节点的 next 指向
head.next.next = head;
// 置 头结点 的 next 为 null
head.next = null;
// 返回 最后 一个节点
return last;
}
}
1.2 双指针
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
// cur 的 前一个 节点
ListNode prev = null;
// 当前节点
ListNode cur = head;
// 保存 临时节点
ListNode temp = null;
while(cur != null) {
// 保存 cur 的下一个节点
temp = cur.next;
// 翻转 cur 与 prev 节点的 next指向
cur.next = prev;
// prev 总是 cur 的前一个节点
prev = cur;
// cur 向前 移动 1位
cur = temp;
}
return prev;
}
}
2. 两两交换
给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。
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
2.1 递归
class Solution {
public ListNode swapPairs(ListNode head) {
// 处理 头结点 和 尾结点 边界
if(head == null || head.next == null) {
return head;
}
ListNode next = head.next;
// 递归 拿到 已经 两两 交换好了的 next的 下一个节点
ListNode newSwapNode = swapPairs(next.next);
// 交换 head 与 next 节点 的指针指向
next.next = head;
// head 节点 指向 next 往后 已经 两两交换 好的 节点
head.next = newSwapNode;
return next;
}
}
2.2 虚拟头结点
class Solution {
public ListNode swapPairs(ListNode head) {
// 哑元节点
ListNode dumpNode = new ListNode(0);
dumpNode.next = head;
// 初始化 前节点 为 哑元 节点
ListNode prev = dumpNode;
// 准备 两个要 交换的 节点 且保证 不能为 空
while(head != null && head.next != null) {
// 保存 next 的节点 的 后一个 节点
// head 与 next 交换后 会让 前面和后面的 节点 丢失
ListNode temp = head.next.next;
prev.next = head.next;
// 交换 两 节点 并 让 头结点 与 后面节点 连接
head.next.next = head;
head.next = temp;
// 自变量 自增
prev = head;
head = head.next;
}
// 返回 哑元节点 的 后一个节点 即 head 节点
return dumpNode.next;
}
}
3. 删除倒数第n节点
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]
3.1 数学
class Solution {
public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
int length = getLenth(head);
// 设置 哑元 节点
ListNode dummyNode = new ListNode(0);
dummyNode.next = head;
// 倒数 第 n 个 即 顺数 第 length - (n - 1) 个
// 找到第 length - (n - 1) - 1个, 删除 它的 下一个节点
int num = length - (n - 1) - 1;
ListNode prev = dummyNode;
while(num > 0) {
prev = prev.next;
num -= 1;
}
prev.next = prev.next.next;
return dummyNode.next;
}
private int getLenth(ListNode head) {
ListNode p = head;
int length = 0;
while(p != null) {
length++;
p = p.next;
}
return length;
}
}
3.2 双指针
class Solution {
public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
ListNode dummyNode = new ListNode(0);
dummyNode.next = head;
ListNode fast = dummyNode;
ListNode slow = dummyNode;
// 循环 n - 1次，让 fast 比 slow 先 n - 1 个节点
while(n > 1) {
fast = fast.next;
n--;
}
ListNode prev = null;
while(fast != null && fast.next != null) {
prev = slow;
fast = fast.next;
slow = slow.next;
}
prev.next = slow.next;
slow.next = null;
return dummyNode.next;
}
}
4. 链表相交
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 。
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]
4.1 指针
public class Solution {
public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
// 定义 链表 A 和 B的长度
int lenA = getLength(headA);
int lenB = getLength(headB);
// 两表长度 之差
int dfLenAB = lenA - lenB;
// 记录 当前 节点位置
ListNode curA = headA;
ListNode curB = headB;
// A 长 B，让 较长的 遍历 直到 当前位置 到 尾结点 之间距离相同
if(dfLenAB >= 0) {
while(dfLenAB > 0) {
curA = curA.next;
dfLenAB--;
}
} else {
dfLenAB = -dfLenAB;
while(dfLenAB > 0) {
curB = curB.next;
dfLenAB--;
}
}
// 同步 遍历，找到 一个 相同的节点
while(curA != null) {
if(curA == curB) {
return curA;
}
curA = curA.next;
curB = curB.next;
}
// 找不到 返回 null
return null;
}
private int getLength(ListNode head) {
ListNode p = head;
int length = 0;
while(p != null) {
length++;
p = p.next;
}
return length;
}
}
5. 环形链表
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）。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 <= 105pos为-1或者链表中的一个 有效索引 。
5.1 快慢指针
public class Solution {
public boolean hasCycle(ListNode head) {
if(head == null) {
return false;
}
ListNode fast = head.next;
ListNode slow = head;
while(fast != null && fast.next != null) {
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
if(fast == slow) {
return true;
}
}
return false;
}
}
二、结束语
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