数据结构单链表”质检员“*2

news2024/11/23 11:52:35

1.随机链表的逻辑结构复制

原题链接：

. - 力扣（LeetCode）. - 备战技术面试？力扣提供海量技术面试资源，帮助你高效提升编程技能,轻松拿下世界 IT 名企 Dream Offer。https://leetcode-cn.com/problems/copy-list-with-random-pointer/description/ 据说做这道题，能把思路想明白，并且能把思路转化为代码，那说明单链表掌握水平就有八成的功力了。

这道题如果只是复制一份链表，那还是简单的，麻烦的地方在于，让新链表结点成员“random”与原来的链表逻辑地址相符。此处会有三个坑：

坑1：如果原封不动的把random抄过来，会变成下面这副模样，新节点的random指着原来的链表。

坑2：如果根据结点的val值来确定random指向的是谁，会出现下面的情况，遇到相同val值出错：

坑3：如果先记下每个节点的random指向的是第几个节点，之后再根据记下的位置给复制的结点的random赋值，这样做虽然可以，但是时间复杂度过高:N（n^2），得遍历每一个结点并通过遍历找到每个结点指向的结点是第几个。

问题的关键在于，我们需要一个东西来帮我们记住指向的结点是第几个，依靠暴力统计是不合理的，唯一剩下的能表达位置关系的只有原链表本身，那我们我们该怎么利用呢？

让新链表长在旧链表上：

如图所示，在原链表每个结点后面插入复制的新结点，这样做的好处是，我们可以方便的确定新结点的random：原理如下

思路解决了，总的代码如下：

// 创建新节点
struct Node* createNode(int val) {
    struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    if (newNode == NULL) {
        printf("Memory allocation failed\n");
        exit(0);
    }
    newNode->val = val;
    newNode->next = NULL;
    newNode->random = NULL;
    return newNode;
}

// 拷贝链表函数
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
    if (head == NULL) return NULL;

    // 第一步：在每个原节点旁边创建新节点，新节点的next指向下一个原节点
    struct Node* current = head;
    while (current != NULL) {
        struct Node* newNode = createNode(current->val);
        newNode->next = current->next;
        current->next = newNode;
        current = newNode->next;
    }

    // 第二步：根据原节点的random指针设置新节点的random指针
    current = head;
    while (current != NULL) {
        if (current->random != NULL) {
            current->next->random = current->random->next;
        }
        current = current->next->next;
    }

    // 第三步：拆分链表
    struct Node* newHead = head->next;
    struct Node* newCurrent = newHead;
    current = head;
    while (current != NULL) {
        current->next = newCurrent->next;
        if (current->next != NULL) {
            newCurrent->next = current->next->next;
        }
        current = current->next;
        newCurrent = newCurrent->next;
    }

    return newHead;
}

这里解释一下为什么不在创建结点的阶段就把random确定好：原因1是没有创建后面的结点是不能知道应该指向哪里的，原因2是哪怕只是为了取巧通过考试测试用例，也会有错误：

假设原来的第三个结点指向了第五个结点，如果边创建新结点边给random赋值，按照之前的思路，他指向的random的情况会是这样的：

他指向了不该指向的NULL；

2.带环链表找入口

原题链接：

. - 力扣（LeetCode）. - 备战技术面试？力扣提供海量技术面试资源，帮助你高效提升编程技能,轻松拿下世界 IT 名企 Dream Offer。https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/description/首先我们需要判断链表是否带环：
建立一个快指针（一次走俩个结点）和一个慢指针（一次走一个结点），俩者从起点出发，如果中途相遇，则说明带环，若快指针next到了NULL，说明不带环。

由于快慢指针的相对速度是1（没走一次距离变化为1），所以不会出现错过的情况。

道理比较简单，实现方式如下：

bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* fast = head,*slow = head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        fast = fast->next->next;
        slow = slow->next;
        if(slow == fast)
        return true;
    }
    return false;
}

注意fast一次走俩步，所以要判断fast和fast的下一个是不是NULL来确定是否到结尾。

此时我们可以顺手加一个变量n来记录慢指针行动的次数：之后会用他找相遇点,修改后的代码如下:

int hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* fast = head,*slow = head;
    int n = 0;//n是slow走的步数
    while(fast&&fast->next)
    {
        fast = fast->next->next;
        slow = slow->next;
        n++;
        if(slow == fast)
        return n;
    }
    return -1;//跳出循环，说明不带环，-1表示不带环
}

我们不用担心slow与fast相遇时，slow在环里转了很多圈，推理图如下：