代码随想录 两两交换链表中的节点(LeetCode 24), 删除链表的倒数第N个节点(LeetCode 19), 链表相交 (面试题 02.07) 和 环形链表II(LeetCode 142)

两两交换链表中的节点

题目

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。
题目链接
示例：

题解

对于奇数个节点，最后一个节点不交换。

结束条件：

1. 对于奇数个节点, cur.next != null
2. 对于偶数个节点, cur.next.next != null

// 虚拟头结点
class Solution {
  public ListNode swapPairs(ListNode head) {

    ListNode dummyNode = new ListNode(0);
    dummyNode.next = head;
    ListNode prev = dummyNode;

    while (prev.next != null && prev.next.next != null) {
      ListNode temp = head.next.next; // 缓存 next
      prev.next = head.next;          // 将 prev 的 next 改为 head 的 next
      head.next.next = head;          // 将 head.next(prev.next) 的next，指向 head
      head.next = temp;               // 将head 的 next 接上缓存的temp
      prev = head;                    // 步进1位
      head = head.next;               // 步进1位
    }
    return dummyNode.next;
  }
}

// 递归版本
class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        // base case 退出提交
        if(head == null || head.next == null) return head;
        // 获取当前节点的下一个节点
        ListNode next = head.next;
        // 进行递归
        ListNode newNode = swapPairs(next.next);
        // 这里进行交换
        next.next = head;
        head.next = newNode;

        return next;
    }
} 

删除链表的倒数第N个节点

题目

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。
题目链接

示例
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]

解法

• 定义fast指针和slow指针，初始值为虚拟头结点，如图：
  
• fast首先走n + 1步 ，为什么是n+1呢，因为只有这样同时移动的时候slow才能指向删除节点的上一个节点（方便做删除操作），如图：
  
• fast和slow同时移动，直到fast指向末尾，如题：
  
• 删除slow指向的下一个节点，如图：
  

class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;

        ListNode slow = dummy;
        ListNode fast = dummy;
        while (n-- > 0) {
            fast = fast.next;
        }
        // 记住 待删除节点slow 的上一节点
        ListNode prev = null;
        while (fast != null) {
            prev = slow;
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        // 上一节点的next指针绕过 待删除节点slow 直接指向slow的下一节点
        prev.next = slow.next;
        // 释放 待删除节点slow 的next指针, 这句删掉也能AC
        slow.next = null;

        return dummy.next;
    }
}

链表相交

题目

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 。
题目链接
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：

示例 2：

示例 3：

解法

• 此处相交是指指针相等而不是值相等。
• 需要两个链表从长度对齐出开始比较
  

public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        ListNode curA = headA;
        ListNode curB = headB;
        int lenA = 0, lenB = 0;
        while (curA != null) { // 求链表A的长度
            lenA++;
            curA = curA.next;
        }
        while (curB != null) { // 求链表B的长度
            lenB++;
            curB = curB.next;
        }
        curA = headA;
        curB = headB;
        // 让curA为最长链表的头，lenA为其长度
        if (lenB > lenA) {
            //1. swap (lenA, lenB);
            int tmpLen = lenA;
            lenA = lenB;
            lenB = tmpLen;
            //2. swap (curA, curB);
            ListNode tmpNode = curA;
            curA = curB;
            curB = tmpNode;
        }
        // 求长度差
        int gap = lenA - lenB;
        // 让curA和curB在同一起点上（末尾位置对齐）
        while (gap-- > 0) {
            curA = curA.next;
        }
        // 遍历curA 和 curB，遇到相同则直接返回
        while (curA != null) {
            if (curA == curB) {
                return curA;
            }
            curA = curA.next;
            curB = curB.next;
        }
        return null;
    }
}

环形链表II

题目

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。
为了表示给定链表中的环，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。
题目链接

哈希表法

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        HashSet<ListNode> set = new HashSet<>();
        ListNode temp = head;
        while(set.add(temp) != false){
            if(temp == null) return null;
            temp = temp.next;
        }
        return temp; 
    }
}

快慢指针法

• 定义一个快指针(一次移动2), 一个慢指针(一次移动1)，因为二者相对速度为1，如果有环快指针在走过n(n >= 1)圈后必与慢指针相遇。
• 寻找环的入口：
  
  在相遇时：
  慢指针=x+y，快指针=x+y+n( y + z)
  根据两个指针的速度1:2可得：
  2(x+y)=x+y+n(y+z)
  x+y=n(y+z)
  x=(n-1)(y+z)+z
  先拿n为1的情况来举例，意味着快指针在环形里转了一圈之后，就遇到了慢指针了。
  当 n为1的时候，公式就化解为 x = z，
  这就意味着，从头结点出发一个指针，从相遇节点 也出发一个指针，这两个指针每次只走一个节点， 那么当这两个指针相遇的时候就是 环形入口的节点。

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if (slow == fast) {// 有环
                ListNode index1 = fast;
                ListNode index2 = head;
                // 两个指针，从头结点和相遇结点，各走一步，直到相遇，相遇点即为环入口
                while (index1 != index2) {
                    index1 = index1.next;
                    index2 = index2.next;
                }
                return index1;
            }
        }
        return null;
    }
}

链表总结