备战蓝桥杯—— 双指针技巧巧答链表1

news2024/9/22 4:14:55

对于单链表相关的问题，双指针技巧是一种非常广泛且有效的解决方法。以下是一些常见问题以及使用双指针技巧解决：

合并两个有序链表： 使用两个指针分别指向两个链表的头部，逐一比较节点的值，将较小的节点链接到结果链表中，直至其中一个链表遍历完毕。

链表的分解： 使用快慢指针技巧，快指针每次移动两步，慢指针每次移动一步，直到快指针到达链表尾部。这样可以找到链表的中间节点，从而将链表分解成两部分。

合并 k 个有序链表： 可以利用归并排序的思想，两两合并链表，直到合并成一个链表。

寻找单链表的倒数第 k 个节点： 使用两个指针，让一个指针先移动 k 步，然后两个指针一起移动，直到第一个指针到达链表尾部，此时第二个指针指向的节点即为倒数第 k 个节点。

寻找单链表的中点： 同样使用快慢指针技巧，快指针每次移动两步，慢指针每次移动一步，直到快指针到达链表尾部，慢指针即为中点。

判断单链表是否包含环并找出环起点： 使用快慢指针技巧，如果存在环，快指针最终会追上慢指针。找到相遇点后，将其中一个指针移动到链表头部，然后两个指针以相同速度移动，再次相遇的节点即为环的起点。

判断两个单链表是否相交并找出交点： 分别遍历两个链表，得到它们的长度差，然后让长链表的指针先移动长度差步数，接着两个链表同时遍历，直到找到相同的节点为止。

总的来说，双指针技巧在解决单链表相关问题时非常实用，它能够高效地解决许多常见问题，包括合并、分解、寻找节点、判断是否存在环等等。而我们需要使用双指针解决的以上问题，则是先要学会以下问题的解题思路，一起看看。

一、环形链表

题目描述

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 <= 105
pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

解题思路及代码

利用快慢指针原理一个指针走得快，另一个走得慢，如果有循环，快指针会在莫个时刻追上慢的指针

/** 自定义类
 *
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    //判断是否有循环
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        //判断是否为空指针   解决特殊情况
        if(head==null)return false;
        //定义另一个指针
        ListNode second=head.next;
        //利用快慢指针原理 一个指针走得快，另一个走得慢，如果有循环，
        //快指针会在莫个时刻追上慢的指针
        while(head!=null && second!=null && second.next!=null){
            head=head.next;
            second=second.next.next;
            //如果快指针追上慢指针，说明有循环
            if(head==second){
                return true;
            }
        }
        //如果两个指针同时为空，说明没有循环
        return false;
    }
}

运行结果

二、环形链表||

题目描述

给定一个链表的头节点 head ，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。

解题思路及代码

如果有环，快指针走的距离是慢指针的两倍，设总距离为2x。快指针首次在链表尾连接到链表中的位置移动了2x，慢指针移动了x。快指针追上慢指针，快指针走的距离为2x+2/3k环；慢指针的距离为 x+1/3k环。设置起点到链表尾连接到链表中的位置距离为l，现在慢指针再跟快指针按同样的速度行走l，两指针就可以在链表尾连接到链表中的位置相遇。

/**
 * 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) {
        //声明快慢指针
        ListNode second=head;
        ListNode first=head;
        //判断是否有环
        while(second!=null && second.next!=null){
            first=first.next;
            second=second.next.next;
            if(first==second){
                break;
            }
        }
        //如果没有环，直接返回null
        if(second==null || second.next==null){
            return null;
        }
        //如果有环，快指针走的距离是慢指针的两倍，设总距离为2x。快指针首次在链表尾连接到链表中的位置移动了2x，慢指针移动了x。快指针追上慢指针，快指针走的距离为2x+2/3k环；慢指针的距离为 x+1/3k环。设置起点到链表尾连接到链表中的位置距离为l，现在慢指针再跟快指针按同样的速度行走l，两指针就可以在链表尾连接到链表中的位置相遇。
        first=head;
        while(first!=second){
            first=first.next;
            second=second.next;
        }
        return first;
    }
}