【LeetCode】链表oj专题

前言

经过前面的学习，咋们已经学完了链表相关知识，这时候不妨来几道链表算法题来巩固一下吧！

如果有不懂的可翻阅之前文章哦！

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这里的题目都是非常经典的好题目哦！能让我们对链表的理解更深一步！

当然，有些题目非常有意思哦！哈哈哈哈！我们一起来看看！

前言

1.反转链表

2.删除链表节点

3.寻找中间节点

4.环形链表的约瑟夫问题

5.合并有序链表

6.输出倒数k节点

7.链表的回文结构

8.判断相交链表

9.环形链表

10.环形链表2

11.随机链表的复制

1.反转链表

题目

给定单链表的头节点 head ，请反转链表，并返回反转后的链表的头节点。

题目详情：LCR 024. 反转链表 - 力扣（LeetCode）

思路

看到这道题是不是觉得稳了？是不是觉得很简单？

我们只需要一个一个节点遍历链表，将一个个节点按顺序拿下来头插不就行了！

上图理解：

代码

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head){
    ListNode*newhead=NULL,*cur=head;
    //头插
    while(cur)
    {
        ListNode*next=cur->next;
        cur->next=newhead;
        newhead=cur;
        cur=next;
    }
    return newhead;
}

思路2

创建哨兵位节点，将原链表遍历，把每个链表一个一个尾插到哨兵位的后面。

是不是也很简单？上图理解一下：

代码

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head){
    ListNode*cur=head;
    //创建哨兵位节点
    ListNode*newhead=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    newhead->next=NULL;
    while(cur)
    {
        ListNode*next=cur->next;
        cur->next=newhead->next;
        newhead->next=cur;
        cur=next;
    }
    return newhead->next;
}

2.删除链表节点

题目

给定单向链表的头指针和一个要删除的节点的值，定义一个函数删除该节点。返回删除后的链表的头节点。

详情：LCR 136. 删除链表的节点 - 力扣（LeetCode）

思路

创建一个哨兵位，遍历原链表，将不是指定节点全部拿下来尾插，得到新的链表！

上图解释一下：

代码

typedef struct ListNode ListNode;

struct ListNode* deleteNode(struct ListNode* head, int val){
    ListNode*newhead=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    ListNode*tail=newhead;
    ListNode*cur=head;
    while(cur)
    {
        if(cur->val!=val)
        {
            tail->next=cur;
            tail=cur;
        }
        cur=cur->next;
    }
    tail->next=NULL;
    return newhead->next;
}

3.寻找中间节点

题目

给你单链表的头结点 head ，请你找出并返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

详情：876. 链表的中间结点 - 力扣（LeetCode）

思路

定义两个指针（快慢指针），快指针走两步，慢指针走一步，最终慢指针便是中间节点！但是需要分奇数链表和偶数链表。

上图：

代码

 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {
    ListNode*slow,*fast;
    //快慢指针，慢指针走一步，快指针走两步
    slow=fast=head;
    while(fast&&fast->next)//两种情况,一种节点为奇数，一种节点为偶数
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
    }   
    return slow; 
}

4.环形链表的约瑟夫问题

题目

详情：环形链表的约瑟夫问题_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

思路

1.创建链表节点

2.将节点连成环

3.开始纱人

图：

代码

 typedef struct ListNode ListNode;
//创建链表节点函数
ListNode*Buynode(int x)
{
    ListNode*node=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    node->val=x;
    node->next=NULL;
    return node;
}
//将节点连成环，创建循环链表
ListNode* NodeCircle(int n)
{
    //先创建第一个节点
    ListNode*phead=Buynode(1);
    ListNode*ptail=phead;
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        ptail->next=Buynode(i);
        ptail=ptail->next;
    }
    ptail->next=phead;//将节点连起来
    return ptail;
}
int ysf(int n, int m ) {
    // write code here
    ListNode*prev=NodeCircle(n);
    ListNode*pcur=prev->next;
    int count=1;
    while(pcur->next!=pcur)//最后只剩一个人，它的下一个节点是它自己
    {
        if(count==m)//数到m就自杀
        {
            prev->next=pcur->next;
            free(pcur);
            pcur=prev->next;
            count=1;//当杀完后，置为1，重新数数
        }
        else
        {
            //没数到m就开始数（挪prev和pcur位置）
            prev=pcur;
            pcur=pcur->next;
            count++;
        }
    }
    return pcur->val;
}

5.合并有序链表

题目

将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

详情：21. 合并两个有序链表 - 力扣（LeetCode）

思路

同时遍历两个链表和创建一个哨兵位，每个节点每个节点进行比较，小的那个节点尾插到带头哨兵后面，注意当其中有一个为空时，则另一个还未尾插完！

上图理解：

代码

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {
    ListNode*l1=list1;
    ListNode*l2=list2;
    ListNode*newhead,*newtail;
    newhead=newtail=(ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));//哨兵节点
    while(l1&&l2)
    {
        if(l1->val<l2->val)
        {
            //将l1拿下来尾插
            newtail->next=l1;
            newtail=newtail->next;
            l1=l1->next;
        }
        else
        {
            //将l2拿下来尾插
            newtail->next=l2;
            newtail=newtail->next;
            l2=l2->next;
        }
    }
    //跳出循环有两种情况,要么l1没尾插完，要么l2没尾插完
    if(l1==NULL)
    {
        newtail->next=l2;
        //newtail=newtail->next;
    }
    if(l2==NULL)
    {
        newtail->next=l1;
        //newtail=newtail->next;
    }
    return newhead->next;
}

6.输出倒数k节点

题目

实现一种算法，找出单向链表中倒数第 k 个节点。返回该节点的值。

思路

定义快慢指针，但这里的快慢指针并不是和寻找中间节点那个快慢指针一样！听我道来。

这里要找倒数第几个节点，快指针就先走几个节点！随后一起俩指针一起走。当快指针走到空时，慢指针指向的就是倒数k节点！

图：

代码

typedef struct ListNode ListNode;
int kthToLast(struct ListNode* head, int k){
    //定义快慢指针，快指针开始就比满指针快k步，随后一直一步一步走
    ListNode*slow=head,*fast=head;
    while(k--)
    {
        fast=fast->next;
    }
    //随后一起走，当快指针走到空，慢指针就是那个节点
    while(fast)
    {
        fast=fast->next;
        slow=slow->next;
    }
    return slow->val;
}

7.链表的回文结构

题目

给定一个链表的 头节点 head ，请判断其是否为回文链表。

如果一个链表是回文，那么链表节点序列从前往后看和从后往前看是相同的。

详情：LCR 027. 回文链表 - 力扣（LeetCode）

注意：这题目很经典很重要！需要掌握！

思路

先找到中间节点，再反转中间节点之后的节点！定义俩个指针一个头指针，一个中间节点指针。

俩指针同时遍历比较，途中但凡没有相同的就不是回文结构！

是不是觉得很简单？没错，其实主要就掌握链表的反转和寻找链表的中间节点就行！

上图：

代码

typedef struct ListNode ListNode;
//寻找中间节点函数
ListNode*MidNode(ListNode*head)
{
    //快慢指针
    ListNode*slow=head,*fast=head;
    //慢指针走一步，快指针走两步
    while(fast&&fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
    }
    //慢指针就是中间节点
    return slow;
}
//翻转节点函数
ListNode*reverse(ListNode*head)
{
    ListNode*newhead=NULL,*cur=head;
    while(cur)
    {
        ListNode*next=cur->next;
        cur->next=newhead;
        newhead=cur;
        cur=next;
    }
    return newhead;
}
bool isPalindrome(struct ListNode* head){
    ListNode*mid=MidNode(head);
    ListNode*head1=head;
    ListNode*head2=reverse(mid);
    while(head2&&head1)
    {
        if(head1->val!=head2->val)
        {
            return false;
        }
        head1=head1->next;
        head2=head2->next;
    }
    return true;
}

8.判断相交链表

题目

给定两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请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 。

详情：LCR 023. 相交链表 - 力扣（LeetCode）

思路

分别遍历俩链表且计算俩链表的长度。如果最后一个节点（地址）相同（注意这里不要用值比较，可能不是一个节点只是值相同而已！），计算出长的链表，先走相差步（俩链表相减的绝对值）。

最终同时遍历，一直比较，直到比较到俩链表的相同节点，就找到了相交节点！

代码

 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {
    ListNode*curA=headA,*curB=headB;
    int lenA=0,lenB=0;
    while(curA->next)
    {
        lenA++;
        curA=curA->next;
    }
    while(curB->next)
    {
        lenB++;
        curB=curB->next;
    }
    if(curA!=curB)
    {
        return NULL;
    }
    int tmp=abs(lenA-lenB);
    ListNode*shortList=headA,*longList=headB;
    if(lenA>lenB)
    {
        shortList=headB;
        longList=headA;
    }
    while(tmp--)
    {
        longList=longList->next;
    }
    while(shortList!=longList)
    {
        shortList=shortList->next;
        longList=longList->next;
    }
    return shortList;
}

9.环形链表

题目

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 。

详情：141. 环形链表 - 力扣（LeetCode）

思路

定义快慢指针，慢指针走一步，快指针走两步，如果没有环就是寻找中间节点的情景，如果有环，因为有速度差又是闭合的环状，最终会追到！

代码

bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode*slow=head,*fast=head;
    //如果没有环，分奇数偶数情况，奇数fast->next为空，偶数fast为空
    while(fast&&fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

拓展

俩个问题：

一定会追到吗？有没有可能会错过？请证明一下！
如果快指针走3步呢？还追得上吗？如果慢指针走俩步呢？又追不追得上？

第一个问题解答

一定会追上！慢指针走一步，快指针走俩步一定会追上！

慢指针走一步，快指针走俩步，它们的相对速度其实就是一步！什么意思呢？它们之间的距离会一步一步的减少，就是因为是一步一步的减少才不会错过！

第二个问题解答

如果快指针走三步，慢指针走一步的话，不一定能追上！因为它们的相对速度是2步，可能会错过！

如果当慢指针进环时，快指针和慢指针的距离如果是偶数的话，就能追上！

如果当慢指针进环时，快指针和慢指针的距离如果是奇数的话，就错过了！那么开始第二圈的追逐！当开始追的时候，它们的距离如果是偶数，第二圈就追上了！如果是奇数，第二圈追不上，那么之后永远追不上！

上图解释一下第二个问题：

10.环形链表2

题目

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。

详情：142. 环形链表 II - 力扣（LeetCode）

思路1

仍然定义快慢指针，快指针走俩步，慢指针走一步，最终会追到一起！

再将追到一起的节点和头节点一起遍历，当俩指针相等时则就是环链表的入口节点。

你是不是有疑问？为什么俩指针相等时就是环链表的入口节点？

我们上图解释一下：

代码


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

思路2

还是定义快慢指针，慢指针走一步，快指针走俩步，最终终会追上！

将相逢节点断开，然后就变成了俩个链表，问题变成了在相交链表中寻找相交节点！

上图：

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode*Intersect(struct ListNode*head1,struct ListNode*head2)
{
    struct ListNode*cur1=head1,*cur2=head2;
    int len1=0,len2=0;
    while(cur1)
    {
        cur1=cur1->next;
        len1++;
    }
    while(cur2)
    {
        cur2=cur2->next;
        len2++;
    }
    int tmp=abs(len1-len2);
    struct ListNode*shortList=head1,*longList=head2;
    if(len1>len2)
    {
        longList=head1;
        shortList=head2;
    }
    //长的先走相差步
    while(tmp--)
    {
        longList=longList->next;
    }
    while(longList!=shortList)
    {
        longList=longList->next;
        shortList=shortList->next;
    }
    return longList;
}

struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode*slow=head,*fast=head;
    while(fast&&fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            //将环拆开，变成寻找两链表的中间节点
            fast=fast->next;
            slow->next=NULL;
             return Intersect(fast,head);//寻找两链表的中间节点
        }

    }
    return NULL;
}

11.随机链表的复制

题目

详情：138. 随机链表的复制 - 力扣（LeetCode）

思路

1.遍历原链表，一个一个创建新节点连接到原节点的后面！

2.再遍历原链表，按照原链表randrom的连接来连接新节点！

3.再遍历，从原链表上面拆解新链表下来！（尾插）

图文理解：

代码

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
	struct Node*cur=head;
    while(cur)
    {
        //拷贝节点插入在原节点的后面
        struct Node*copy=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        copy->val=cur->val;
        copy->next=cur->next;
        cur->next=copy;
        cur=copy->next;
    }
    //给拷贝节点的random赋值
    cur=head;
    while(cur)
    {
        struct Node*copy=cur->next;
        if(cur->random==NULL)
        {
            copy->random=NULL;
        }
        else
        {
            //控制random的值
            copy->random=cur->random->next;
        }
        cur=copy->next;
    }
    //将拷贝节点拆下来（尾插）
    cur=head;
    struct Node*newhead=NULL,*newtail=NULL;
    while(cur)
    {
        struct Node*copy=cur->next;
        struct Node*next=copy->next;
        if(newhead==NULL)
        {
            newhead=newtail=copy;
        }
        else
        {
            newtail->next=copy;
            newtail=newtail->next;
        }
        //恢复原链表结构,也可以不恢复
        cur->next=next;
        cur=next;
    }
    return newhead;
}

今天的算法题就分享到这里吧！这些题目都是很经典的哦！

我们下期见！