今天我们一起来学习一下一个快速遍历链表的方法
我们先来看看一道经典的需要遍历链表的题目 (题目来自LeetCode)
876. 链表的中间结点https://leetcode.cn/problems/middle-of-the-linked-list/
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。
普通方法
public ListNode middleNode(ListNode head) {
ListNode dummy = new ListNode(0, head);
ListNode current = dummy;
int sum=0;
while(current.next!=null){
sum++;
current=current.next;
}
for(int i=0;i<sum/2;i++){
dummy=dummy.next;
}
return dummy.next;
}
第一个循环遍历了整个链表来计算链表的长度(存储在变量 sum
中)。这个循环的时间复杂度是 O(n),因为它必须访问链表中的每个节点一次。
第二个循环根据链表的长度的一半(sum / 2
)再次遍历链表,直到到达中间节点。虽然这个循环看起来像是减少了遍历的次数(因为它只遍历了链表的一半),但由于第一个循环已经遍历了整个链表,所以总体时间复杂度仍然是 O(n)。
快慢指针算法
public ListNode middleNode(ListNode head) {
ListNode slow=head;
ListNode fast=head;
while(fast!=null &&fast.next!=null){
fast=fast.next.next;
slow=slow.next;
}
return slow;
}
在这个优化版本中,我们使用两个指针,一个快指针(fast
)和一个慢指针(slow
)。快指针每次移动两步,而慢指针每次移动一步。当快指针到达链表末尾(或倒数第二个节点,如果链表长度为奇数)时,慢指针正好位于链表的中间。这种方法的时间复杂度为O(n),但因为它只遍历链表一次,所以比原来的方法更高效。
对比
虽然两个方法的时间复杂度都是 O(n),但是实际上普通方法需要遍历n次来计算长度,然后再遍历n/2次来找到中间节点,总共是1.5n次。而快慢指针算法只需要遍历n次就找到了中间节点。在面对大量的数据时,还是有些许的优势的。