链表OJ经典题目及思路总结（一）

news2024/12/21 20:01:44

前言

解代码题
先整体：首先数据结构链表的题一定要多画图，捋清问题的解决思路；
后局部：接着考虑每一步具体如何实现，框架搭好后，处理坑点，考虑细枝末节，通常要考虑以下几个容易出错的点

需要单独处理的头结点、尾结点
越界问题
头指针为NULL
循环继续、结束条件等

而思路这一块，有的思路好想，但是无论从时间复杂度还是空间复杂度上来看，可能不是优良的算法。但有一些比较清奇的思路，见得题多了，反思总结，也就收入囊中啦！比如下面介绍的双指针，以及翻转数组的思路都很优秀。

每个小节开头蓝色字体是题目链接，大家可以先做一下题~

1.移除元素

1.1 链表

203.移除链表元素（题目链接）
在这里插入图片描述
思路1：遍历链表，删除数据域为val的结点；
思路2：将值不为val的节点尾插到新的链表中，返回新链表的头结点（头指针）。

注意：两种思路整体都是遍历原链表，但是有几个坑！

坑点1：如果尾插第一个结点，要更改新的头指针newhead；但后续插入不需要再更改头指针。
坑点2：如果最后一个结点的值不是val，那么将其尾插到新链表，其next指针域为NULL；但是如果最后一个结点的值是val，其前一个结点（假设prev指向该结点）被尾插到新链表，prev->next指向的最后一个节点（数据域为val）被free，那么prev->next是野指针，所以要将其置为NULL.

比如下图中当数据域为5的结点被尾插到新链表之后，tail指向该节点，tail->next=p，但是free§之后，p就是野指针了，应将tail->next手动置为NULL.
在这里插入图片描述

坑点3：第二点和链表本身为空可以合在一起考虑，如果head为NULL，那么cur为NULL，遍历原链表的while循环不会执行，tail为NULL，newhead为NULL，直接返回即可；而如果tail不为NULL，tail->next有可能为NULL，不考虑太多，直接置为NULL.

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */ 
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {
    struct ListNode* cur=head, *newhead=NULL, *tail=NULL;
    //cur用于遍历要删除的链表
    //newhead用于存放要新链表的头指针，用于返回
    //tail用于尾插，否则每次尾插都要遍历新链表找尾节点，效率不高
    while(cur)//while循环遍历要删除的链表
    {
    	//结点数据域为val与非val分开处理，val则删除，非val则尾插到新链表
        if(cur->val!=val)
        {
        	//插入第一个元素和后续元素不同的是，插入第一个元素需要更改头指针，要单独处理
        	//坑点1 
            if(tail==NULL)
                newhead=tail=cur;
            else
            {
                tail->next=cur;
                tail=tail->next;
            }
            cur=cur->next;
        }
        else
        {
            struct ListNode* next=cur->next;
            free(cur);
            cur=next;
        }
    }
    
    //坑点2,3
    if(tail)
		tail->next=NULL;
    return newhead;
}

1.2 数组

27.移除元素（题目链接）
在这里插入图片描述
这个题的思路可以是，创建一个新的数组存储值不为val的数组元素。
也可以使用双指针，数组的指针就是下标，使用src指针遍历数组，如果值不为val，就将其赋值到nums[dst++].

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
    int src=0,dst=0;
    while(src<numsSize){
        if(nums[src]!=val)
            nums[dst++]=nums[src++];//只有当值非val的时候，存储到数组中，以dst为指针，也就是舍弃值为val的元素
        else
            src++;//每次循环src都++，达到遍历数组的目的
    }
    return dst;
}

2.双指针

2.1 找链表的中间结点

876.链表的中间结点（题目链接）
在这里插入图片描述
考虑快慢指针，fast, slow指针刚开始均指向第一个结点，接着fast每次走两步，slow每次走一步；如果是奇数结点，fast->next为NULL时，slow指向中间结点；如果是偶数结点，fast为NULL时，slow指向两个中间结点的第二个结点。也即fast遍历链表，当fast为NULL或fast->next为NULL时停止循环，返回slow.
在这里插入图片描述

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* fast=head,*slow=head;
    while(fast && fast->next)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
    }
    return slow;
}

这个思路和下面这道题有点像！

2.2 找倒数第k个结点

02.返回倒数第k个节点（题目链接）
在这里插入图片描述
思路：考虑双指针，fast走到NULL终止循环，那么此时fast相当于倒数第0个结点，slow是倒数第k个结点，也即fast比slow多走了k步，那么让fast先走k步，接着fast和slow同步往前走，直到fast为NULL.
代码如下
（如果fast走到最后一个节点停止，那么考虑fast先走k-1步）

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
int kthToLast(struct ListNode* head, int k){
    struct ListNode* fast=head,*slow=head;
    while(k--)
    {
        if(fast==NULL)
            return NULL;//考虑链表本身为空的情况
        fast=fast->next;
    }
    while(fast)
    {
        fast=fast->next;
        slow=slow->next;
    }
    return slow->val;
}