DS：经典算法OJ题（1）

创作不易，友友们给个三连呗！！

本文为经典算法OJ题练习，大部分题型都有多种思路，每种思路的解法博主都试过了（去网站那里验证）是正确的，大家可以参考！！

一、移除元素（力扣）

经典算法OJ题：移除元素

思路1：遍历数组，找到一个元素等于val，就把后面的所有元素往前挪，类似顺序表实现中的指定位置删除！

//思路1：遍历数组，找到一个元素等于val，就把后面的所有元素往前挪，类似顺序表实现中的指定位置删除！
int removeElement(int* nums, int numsSize, int val)
{
    for (int i = 0; i < numsSize; i++)//用来遍历
    {
        if (nums[i] == val)//要挪动，而且是从前往后挪
        {
            for (int j = i; j < numsSize - 1; j++)
                nums[j] = nums[j + 1];//从前往后挪
            numsSize--;//挪完长度-1
            i--;//挪动后新的数据还在原来的位置，所以不能让i往前走！！
        }
    }
    return numsSize;
}

思路2：（双指针法）利用双指针，第一个指针引路，第二个指针存放想要的元素（不等于val的元素）（较优）

//思路2：（双指针法）利用双指针，第一个指针引路，第二个指针存放想要的元素（不等于val的元素）
int removeElement(int* nums, int numsSize, int val)
{
    int src = 0;//用来探路，src即原操作数
    int dst = 0;//用来存放想要的数据，dst即目标操作数
    while (src < numsSize)
    {
        if (nums[src] == val)
        {
            src++;//找到val就src走
        }
        else
        {
            nums[dst] = nums[src];//dst接收想要的数据
            //找不到就两个都走
            dst++;
            src++;
        }
    }
    //此时dst恰好就是数组的新长度
    return dst;
}

二、合并两个有序数组（力扣）

经典算法OJ题：合并两个有序数组

思路1：num2全部存储到num1中，再统一进行排序（qsort）

int int_cmp(const void* p1, const void* p2)//比较方法
{
    return (*(int*)p1 - *(int*)p2);//返回值来影响qsort
}

void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n)
{
    int i = m;//指向数组1后面的空位置
    int j = 0;//指向数组2
    while (i < m + n)
    {
        nums1[i] = nums2[j];
        i++;
        j++;
    }
    //循环结束说明插入完成，使用快速排序
    qsort(nums1, m + n, sizeof(int), int_cmp);
}

思路2：合并的时候顺便排序，利用3个指针，l1用来遍历数组1，l2用来遍历数组2，比大小之后的数据用l3记录。（较优）

void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n)
{
    int l1=m-1;//从1数组的最后一个有效数据往前
    int l2=n-1;//从2数组的最后一个有效数据往前
    int l3=n+m-1;//从1数组的最后一个元素开始往前
    while(l1>=0 && l2>=0)//l1和l2其中一个遍历完就得跳出循环
    {
        //从后往前比大小
if(nums1[l1]>nums2[l2])
    nums1[l3--]=nums1[l1--];
else
    nums1[l3--]=nums2[l2--];
    }
    //循环结束后，有两种情况，一种是l1先遍历完，此时l2要接着插进去，
    //另一种是l2先遍历完，此时l1就不需要处理了
    while(l2>=0)
        nums1[l3--]=nums2[l2--]; 
}

三、移除链表元素（力扣）

经典算法OJ题：移除链表元素

思路1：遍历原链表，遇到val就删除，类似单链表的指定位置删除

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) 
{
    //考虑头节点就是val的情况
    while(head!=NULL&&head->val==val)
    head=head->next;
    //此时头节点不可能是val
    //当链表为空
        if(head==NULL)
        return head;
     //当链表不为空时
    ListNode*pcur=head;//用来遍历链表
    ListNode*prev=NULL;//用来记录前驱结点
    while(pcur)
    {
    //当找到val时
        if(pcur->val==val)
       {
           prev->next=prev->next->next;//前驱结点指向pucr的下一个结点
           free(pcur);//删除的结点被释放
           pcur=prev->next;//继续指向新的结点
       }
    //没找到val时
    else
    {
        prev=pcur;//往后走之前记录前驱结点
        pcur=pcur->next;//pcur往前遍历
    }
    }
    return head;
}

思路2：定义一个不带头新链表，将不为val的结点尾插进去

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) 
{
    ListNode*pcur=head;//用来遍历链表
    //定义新链表的头尾指针
    ListNode*newhead=NULL;//用来记录头
    ListNode*newtail=NULL;//用来尾插新链表
    while(pcur)
{
    if(pcur->val!=val)//不满足val则插入到新链表
    {
        //一开始链表是空的
        if(newhead==NULL)
        newhead=newtail=pcur;
        //链表不为空了，开始尾插
        else
        {
        newtail->next=pcur;//尾插
        newtail=newtail->next;//尾插后向后挪动
        }
    }
    pcur=pcur->next;//pcur要遍历往后走
}
//插入完后要加NULL！还要避免newtail是空的情况
if(newtail)
newtail->next=NULL;
return newhead;
}

思路3：给原链表创造一个哨兵结点，然后遍历，遇到val就删（和思路1比较，多了一个哨兵，稍优于思路1）

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) 
{
   ListNode*newhead=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//创建一个新的哨兵节点
   newhead->next=head;//哨兵接头
   ListNode*pcur=head;//用来遍历链表
   ListNode*prev=newhead;//记录前驱结点
while(pcur)
{
    //遇到了，开始删除
if(pcur->val==val)
{
    prev->next=pcur->next;
    free(pcur);
    pcur=prev->next;
}
//如果没遇到val，都往后走
else
{
    prev=pcur;
    pcur=pcur->next;
}
}
//循环结束，删除完成
ListNode*ret=newhead->next;//释放哨兵结点前记住需要返回的结点
free(newhead);
newhead=NULL;
return ret;
}

思路4：定义一个带头新链表，将不为val的结点尾插进去（和思路2相比较，多了一个哨兵）（较优）

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) 
{
   ListNode*newhead,*newtail;
   newhead=newtail=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//创建一个新的哨兵节点
   ListNode*pcur=head;//用来遍历链表
   while(pcur)
   {
       if(pcur->val!=val)
       {
           //找打不为val的值  开始尾插
           newtail->next=pcur;
           newtail=newtail->next;
       }
           pcur=pcur->next;//没找到就往后找
   }
   newtail->next=NULL;
   ListNode*ret=newhead->next;//释放哨兵时记住返回值
   free(newhead);
   newhead=NULL;
   return ret;
}

四、反转链表（力扣）

经典算法OJ题：反转链表

思路1：利用带头单链表头插法，建立一个新的带头结点的单链表L,扫描head链表的所有结点，每扫描一个结点就创造一个s结点并将值赋给s结点然后头插法插入新链表L中，得到的就是逆序的head链表

 typedef struct ListNode ListNode;
 ListNode*BuyNode(int x)//封装创建新结点的函数
 {
     ListNode*newnode=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
     newnode->next=NULL;
     newnode->val=x;
     return newnode;
 }
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
 ListNode*pcur=head;//用来遍历
 ListNode*newhead=BuyNode(-1);//创建哨兵结点
 ListNode*temp=NULL;//充当临时变量
 while(pcur)
{
    temp=BuyNode(pcur->val);//创建新结点接收pur的值
    //头插
    temp->next=newhead->next;
    newhead->next=temp;
    //pcur往后走
    pcur=pcur->next;//pcur往后走
}
ListNode*ret=newhead->next;//哨兵位释放之前保存头节点
free(newhead);
newhead=NULL;
return ret;
}

思路2：利用带头单链表头插法，建立一个新的带头结点的单链表L,扫描head链表的所有结点，每扫描一个结点就头插法插入新链表L中，得到的就是逆序的head链表（相比思路1多了个哨兵，稍优于思路1）

 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
    //如果链表为空
    if(head==NULL)
    return head;
    //如果链表不为空
    ListNode*newhead,*newtail;//一个哨兵，一个记录尾巴方便后面置NULL；
    newhead=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//创建哨兵结点
    newhead->next=head;//哨兵和原来的头节点连接起来
    newtail=head;//newtail记住一开始的head，方便后面连接NULL
    ListNode*pcur=head->next;//pcur用来遍历(从第二个)
    ListNode*temp=NULL;//用来记录下一个遍历点
    while(pcur)
    {
    temp=pcur->next;//连接前，先记住下一个结点的位置
    //头插 插在哨兵结点和原来头结点的中间
    newhead->next=pcur;
    pcur->next=head;
    head=pcur;//头插进来的成为哨兵结点后面的新头
    pcur=temp;//pcur从原先链表的下一个结点开始继续遍历
    }
    newtail->next=NULL;//要记得给尾巴结点连接NULL；
    free(newhead);
    newhead=NULL;
    return head;
}

思路3：利用不带头链表头插法，扫描head链表的所有结点，每扫描一个结点就头插法插入新链表L中，得到的就是逆序的head链表(较优)

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
    //如果链表为空
    if(head==NULL)
    return head;
    //如果链表不为空
  ListNode*pcur=head->next;//用来遍历
  ListNode*ptail=head;//用来记录尾巴，方便后面置NULL；
  ListNode*temp;//记录遍历的结点
  while(pcur)
  {
 temp=pcur->next;
 //头插到head前面
pcur->next=head;
head=pcur;
pcur=temp;
  }
  ptail->next=NULL;
  return head;
}

思路4：利用3个指针，分别记录前驱结点、当前结点、后继结点，改变原链表的指针指向(最优)

 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
    //链表为空的时候
    if(head==NULL)
    return head;
    //链表不为空的时候，创建3个指针，分别指向前驱、当前、后继结点
ListNode*p1,*p2,*p3;
p1=NULL;//前驱
p2=head;//当前
p3=head->next;//后继
while(p2)
{
    //改变指向
p2->next=p1;
//向后挪动
p1=p2;
p2=p3;
//考虑p3为NULL的时候
if(p3)
p3=p3->next;
}
return p1;
}

五、合并两个有序链表（力扣）

经典算法OJ题：合并两个有序链表

思路1：创建一个哨兵节点，双指针判断两组数据的大小，因为是把 list2 的节点插入 list1 ，所以只要当 list1 指向的数大于 list2 的数，就把当前 list2 节点插入 list1 的前面。循环判定条件，只要双指针中有一个为空就跳出循环，即有一个指针到了节点末端。若 list1 先结束，表示剩下 list2 的数都比 list1 里的数大，直接把 list2 放到 list1后即可若 list2 先结束，即表示已经合并完成。

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
{
    ListNode*newhead=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//创建一个新的哨兵结点
    newhead->next=list1;//哨兵点与list1相连接
    ListNode*p1=list1;//利用p1遍历链表1
    ListNode*p2=list2;//利用p2遍历链表2
    ListNode*prev=newhead;//prev记录前驱结点
    ListNode*temp=NULL;//充当临时变量,暂时保存list2的指向
    while(p1&&p2)//p1和p2有一个为NULL了就必须跳出循环
    {
if(p1->val>p2->val)//list2插入list1该元素前面
{
    temp=p2->next;//记住p2指针的遍历点
    //尾插
    prev->next=p2;
    p2->next=p1;
    //尾插完成往前走
    prev=p2;
    p2=temp;
}
//找不到时，prev和p1都往后走
else
{
     p1=p1->next;
     prev=prev->next;
}
    }
//跳出循环后有两种可能，一种是p1先为NULL，一种是p2先为NULL
//此时prev恰好走到尾结点
//如果p2为NULL，说明已经结束！如果p1为NULL，此时尾插p2在prev后面
if(p1==NULL)
prev->next=p2;
ListNode*ret=newhead->next;//哨兵位要释放，返回前要记录newhead->next
free(newhead);
newhead=NULL;
return ret;
}

思路2：定义一个带头新链表（方便返回），两个指针分别指向两组数组，逐个比较，较小的尾插到新的链表中，循环判断条件，只要有一个指针为NULL就跳出循环，无论是 list1 结束还是 list2 结束，只需要把剩下的部分接在新链表上即可。（较优）

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
{
    ListNode*newhead,*newptail;
    newhead= newptail=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//创建一个新的哨兵结点
    //newptail是用来尾插的
    ListNode*p1=list1;//利用p1遍历链表1
    ListNode*p2=list2;//利用p2遍历链表2
    while(p1&&p2)//p1和p2有一个为NULL了就必须跳出循环
    {
if(p1->val<p2->val)
{
    newptail->next=p1;//尾插
    newptail=newptail->next;//插入后newptail往后走
    p1=p1->next;//插入后p1往后走
}
else
{
     newptail->next=p2;//尾插
     newptail=newptail->next;//插入后newptail往后走
     p2=p2->next;//插入后p2往后走
}
    }
//跳出循环后有两种可能，一种是p1先为NULL，一种是p2先为NULL
//在newtail后面插入不为NULL的链表。
newptail->next=(p1==NULL?p2:p1);
ListNode*ret=newhead->next;//哨兵位要释放，返回前要记录newhead->next
free(newhead);
newhead=NULL;
return ret;
}

六、链表的中间结点（力扣）

经典算法OJ题：链表的中间结点

思路1：统计链表中结点的个数，然后除以2找到中间结点

typedef  struct ListNode ListNode;
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{
    int count=0;//用来记录总共的结点数量
    ListNode*pcur=head;//用来遍历
    while(pcur)
    {
        pcur=pcur->next;
        count++;
    }
    //此时计算出count，除以2
    count=count/2;//此时count代表中间结点的位置
    while(count)
    {
        head=head->next;
        count--;
    }
    return head;
}

思路2：（快慢指针法），创建两个指针一开始都指向头节点，一个一次走一步，一个一次走两步，当快指针为NULL时，慢指针指向的就是中间的位置（较优）

typedef  struct ListNode ListNode;
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{
ListNode*fast,*slow;
fast=slow=head;//都指向头结点
while(fast!=NULL&&fast->next!=NULL)//存在一个就得跳出循环
//而且顺序不能反！！！因为与运算符从前往后运算
{
    fast=fast->next->next;//走两步
    slow=slow->next;//走一步
}
//循环结束slow正好指向中间结点
return slow;
}

七、分割链表（力扣）

经典算法OJ题：分割链表

思路1：创建一个新链表，遍历原链表，小的头插，大的尾插。

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x)
{
    //链表为空
    if(head==NULL)
    return head;
    //链表不为空
ListNode*pcur,*newtail;
pcur=newtail=head;//pcur用来遍历 newtail用来尾插
while(pcur)
{
    ListNode * temp=pcur->next;
    if(pcur->val<x)
    {
//头插
        pcur->next=head;
        head=pcur;//pcur成为新的头
    }
//尾插
    else
    {
        newtail->next=pcur;
        newtail=newtail->next;
    }
    pcur=temp;//继续遍历
}
newtail->next=NULL;
return head;
}

思路2：创建两个新链表，遍历原链表，大的尾插大链表，小的尾插小链表，最后合并在一起。

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x)
{
  if(head==NULL)
  return head;
  ListNode*bighead,*bigtail,*smallhead,*smalltail;
  bighead=bigtail=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//大链表哨兵
  smallhead=smalltail=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//小链表哨兵
  ListNode*pcur=head;//pcur用来遍历
  while(pcur)
  {
      if(pcur->val<x)
      //尾插小链表
      {
        smalltail->next=pcur;
        smalltail=smalltail->next;
      }
      else
      //尾插大链表
      {
        bigtail->next=pcur;
        bigtail=bigtail->next;
      }
      pcur=pcur->next;//继续往下走
  }
  //遍历完成，连接大小链表
  smalltail->next=bighead->next;
  bigtail->next=NULL;
  ListNode*ret=smallhead->next;//记住返回值
  free(bighead);
  free(smallhead);
  return ret;
}

八、环形链表的约瑟夫问题（牛客）

经典算法OJ题：环形链表的约瑟夫问题

思路：创建一个不带头的单向链表，每逢m就删除

typedef struct ListNode ListNode;
ListNode * BuyNode(int x)//创建结点的函数
{
ListNode *newnode=(ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
newnode->next=newnode;
newnode->val=x;
return newnode;
}
int ysf(int n, int m ) {
    // write code here
    //创建一个不带头的单向循环链表
    ListNode *phead=BuyNode(1);//创建一个头节点
    ListNode *ptail=phead;//用来遍历
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        ptail->next=BuyNode(i);
        ptail=ptail->next;
    }
    //创建完后要首尾相连
    ptail->next=phead;
    ListNode *pcur=phead;//pcur用来遍历
    ListNode *prev=NULL;//用来记录前驱结点
    int count=1;//用来数数
    while(pcur->next!=pcur)//结束条件是场上只剩下一个人
    {
        if(count==m)
        {
            //指定位置删除
            prev->next=pcur->next;
            free(pcur);
            pcur=prev->next;
            count=1;//重新数
        }
        else
        {
            prev=pcur;
            pcur=pcur->next;
            count++;
        }
}
//此时pcur是场上唯一还在的结点
return pcur->val;
}

九、总结

1、顺序表背景的OJ题较为简单，因为顺序表底层是数组，有连续存放的特点，一方面指针运算偏移比较容易（可以多往指针的方向思考），另一方面就是我可以根据下标去拿到我想要的元素，无论是从前遍历还是从后遍历还是从中间都很方便！所以解题思路容易一些，而单链表只能通过指向，并且非双向的链表想从后面或者中间遍历会比较吃力！

2、顺序表背景的题，如果涉及到指定位置插入或者是指定位置删除，需要大量挪动数据，多层for循环比较麻烦，有时候可以往指针运算去思考！

3、链表背景的题，涉及到有关中间结点的，一般是快慢指针！！

4、关于链表的头插，如果是两个链表根据情况插入到一个新链表的头插，那么创建一个哨兵位结点会比较容易点，因为这样可以避免一开始就得换头结点。如果是在原链表的基础上头插，因为原链表是存在头节点的，这个时候不设哨兵位就会简单点，因为可以直接换头。

5、关于链表的尾插，一般需要设置一个tail指针往后遍历。

6、关于链表的指定位置插入或删除，需要记录前驱结点，这个时候需要除了需要考虑头节点为NULL的情况，还要考虑链表只有一个结点的情况，因为这个时候也没有前驱结点，这个时候如果运用哨兵就不需要考虑只有一个结点的情况，因为哨兵位可以充当头结点的前驱结点。

7、哨兵链表容易记住起始地址