【数据结构与算法】之五道链表进阶面试题详解!

news2024/11/15 11:54:58

目录

1、链表的回文结构

2、相交链表

3、随机链表的复制

4、环形链表

5、环形链表(||)

6、完结散花


                                                                                个人主页:秋风起,再归来~

                                                                                            数据结构与算法                             

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1、链表的回文结构

题目描述:

对于一个链表,请设计一个时间复杂度为O(n),额外空间复杂度为O(1)的算法,判断其是否为回文结构。

给定一个链表的头指针A,请返回一个bool值,代表其是否为回文结构。保证链表长度小于等于900。

测试样例:

1->2->2->1
返回:true

题目链接:OJ链接

解题代码:

ListNode* findMid(ListNode* head)
{
    struct ListNode* fast=head,*slow=head;
    while(fast)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
    }
    return slow;
}

ListNode* reverse(ListNode* mid)
{
    ListNode* n1=NULL;
    ListNode* n2=mid;
    ListNode* n3=mid->next;
    while(n2)
    {
        n2->next=n1;
        n1=n2;
        n2=n3;
        if(n3)
        {
            n3=n3->next;
        }
    }
    return n1;
}

class PalindromeList {
public:
    bool chkPalindrome(ListNode* A) {
        // write code her
    //找中间节点
    ListNode* mid=findMid(A);
    //把中间节点后的节点逆置
    ListNode* rmid=reverse(A);
    while(A)
    {
        if(A->val!=rmid->val)
        {
            return false;
        }
        A=A->next;
        rmid=rmid->next;
    }
    return true;
    }
};

2、相交链表

题目描述:

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。如果两个链表不存在相交节点,返回 null 。

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 。

自定义评测:

评测系统 的输入如下(你设计的程序 不适用 此输入):

  • intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点,这一值为 0
  • listA - 第一个链表
  • listB - 第二个链表
  • skipA - 在 listA 中(从头节点开始)跳到交叉节点的节点数
  • skipB - 在 listB 中(从头节点开始)跳到交叉节点的节点数

评测系统将根据这些输入创建链式数据结构,并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点,那么你的解决方案将被 视作正确答案 。

 

示例 1:

输入:intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], 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 [5,6,1,8,4,5]。
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。
— 请注意相交节点的值不为 1,因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点 (A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。换句话说,它们在内存中指向两个不同的位置,而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点,B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。

 

示例 2:

输入:intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], 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 [1,9,1,2,4],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
  • 1 <= 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] == listB[skipB]

 

进阶:你能否设计一个时间复杂度 O(m + n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案?

题目链接:OJ链接

解题代码:

struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) 
{
    struct ListNode *tailA=headA,*tailB=headB;
    int lenA=0,lenB=0;
    while(tailA->next)
    {
        lenA++;
        tailA=tailA->next;
    }
    while(tailB->next)
    {
        lenB++;
        tailB=tailB->next;
    }
    if(tailA!=tailB)
    return NULL;
    int gap=abs(lenA-lenB);//差距步
    //假设A为长链表
    struct ListNode *longList=headA,*shortList=headB;
    if(lenA<lenB)
    {
        longList=headB;
        shortList=headA;
    }
    while(gap--)
    {
        longList=longList->next;
    }
    while(longList)
    {
        if(longList==shortList)
        return shortList;
        longList=longList->next;
        shortList=shortList->next;
    }
    return NULL;
}

3、随机链表的复制

题目描述:

给你一个长度为 n 的链表,每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ,该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成,其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点,并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 

例如,如果原链表中有 X 和 Y 两个节点,其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ,同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示:

  • val:一个表示 Node.val 的整数。
  • random_index:随机指针指向的节点索引(范围从 0 到 n-1);如果不指向任何节点,则为  null 。

你的代码  接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例 1:

输入:head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出:[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

示例 2:

输入:head = [[1,1],[2,1]]
输出:[[1,1],[2,1]]

示例 3:

输入:head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出:[[3,null],[3,0],[3,null]]

提示:

  • 0 <= n <= 1000
  • -104 <= Node.val <= 104
  • Node.random 为 null 或指向链表中的节点。

题目链接:OJ链接

解题代码:

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
	struct Node* cur=head;
    //将复制的链表先尾插到原链表的后面
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->val=cur->val;
        copy->next=cur->next;
        cur->next=copy;
        cur=copy->next;
    }
    //复制链表的random的指向
    cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=cur->next;
        if(cur->random==NULL)
        {
            copy->random=NULL;
        }else{
            copy->random=cur->random->next;
        }
        cur=copy->next;
    }
    //将复制链表穿起来,并恢复原链表
	struct Node* copyhead=NULL,*copytail=NULL;
    cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node* copy=cur->next;
	    struct Node* next=copy->next;
        if(copyhead==NULL)
        {
            copyhead=copytail=copy;
        }else{
            copytail->next=copy;
            copytail=copytail->next;
        }
        cur->next=next;//恢复原链表
        cur=next;
    }
    return copyhead;
}

4、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 。

进阶:你能用 O(1)(即,常量)内存解决此问题吗?

题目链接:OJ链接

解题代码:

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

5、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。

提示:

  • 链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
  • -105 <= Node.val <= 105
  • pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

进阶:你是否可以使用 O(1) 空间解决此题?

题目链接:OJ链接

解题代码:

 struct ListNode * hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* fast=head,*slow=head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
        if(fast==slow)
        {
            return fast;
        }
    }
    return NULL;
}
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    if(hasCycle(head)==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    else
    {
        struct ListNode* meet=hasCycle(head);
        struct ListNode* cur=head;
        while(cur)
        {
            if(cur==meet)
            {
                return cur;
            }
            cur=cur->next;
            meet=meet->next;
        }
    }
    return NULL;
}

6、完结散花

好了,这期的分享到这里就结束了~

如果这篇博客对你有帮助的话,可以用你们的小手指点一个免费的赞并收藏起来哟~

如果期待博主下期内容的话,可以点点关注,避免找不到我了呢~

我们下期不见不散~~

​​​​

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