算法笔记（六）—

算法笔记（六）——链表

news2025/2/4 12:57:49

文章目录

两数相加
两两交换链表中的节点
重排链表
合并 K 个升序链表
K个一组翻转链表

技巧:

画图观察指针指向；
添加虚拟头节点；
可以多定义几个节点；
快慢双指针；

常见操作：

定义new head
逆序时，头插

ListNode* newhead = new ListNode(0);
ListNode* cur= head;
ListNode* next = cur->next;
cur->next = head->next;
head->next = cur;
cur = next

两数相加

题目：两数相加

在这里插入图片描述
思路

逆序的链表，只需要一个临时变量来记录进位的值，然后我们可以正常按照计算规则逐个相加直至链表结束

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution 
{
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) 
    {
        ListNode* newhead = new ListNode(-1);
        ListNode* prev = newhead;
        ListNode* cur1 = l1;
        ListNode* cur2 = l2;

        int t = 0;

        while(cur1 || cur2 || t)
        {
            if(cur1)
            {
                t += cur1->val;
                cur1 = cur1->next;
            }
            if(cur2)
            {
                t += cur2->val;
                cur2 = cur2->next;
            }

            prev->next = new ListNode(t % 10);
            prev = prev->next;
            t /= 10;
        }

        prev = newhead->next;
        delete newhead;
   
        return prev;
    }
};

两两交换链表中的节点

题目：两两交换链表中的节点

在这里插入图片描述
思路

循环终止条件

奇节点数，next == NUL
偶节点数，cur == NULL

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution 
{
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) 
    {
        if(head == nullptr || head->next == nullptr) 
            return head;

        ListNode* newhead=new ListNode();
        newhead->next = head;

        ListNode* prev = newhead;
        ListNode* cur = prev->next, *next = cur->next, *nnext = next->next;

        while(cur && next)
        {
            // 重新连接节点(顺序无所谓)
            prev->next = next;
            next->next = cur;
            cur->next = nnext;

            // 迭代节点(注意顺序)
            prev = cur;
            cur = nnext;
            if(cur) next = cur->next;
            if(next) nnext = next->next;
        }
        prev=newhead->next;
        delete newhead;
        return prev;
    }
};

重排链表

题目：重排链表

在这里插入图片描述

思路

模拟
1. 找到链表的中间节点； 快慢双指针
1. 逆序后面的链表；头插
1. 合并两个链表；双指针

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution 
{
public:
    void reorderList(ListNode* head) 
    {

        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head->next;
        while (fast && fast->next) 
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }

        //反转后半段链表
        ListNode* second = reverseList(slow->next);
        slow->next = nullptr;
        ListNode* first = head;

        //交替合并first和second
        while (second) 
        {
            ListNode* tmpNode1 = first->next;
            ListNode* tmpNode2 = second->next;
            first->next = second;
            second->next = tmpNode1;
            first = tmpNode1;
            second = tmpNode2;
        }
    }

     ListNode* reverseList(ListNode* head) 
     {

        if (head == nullptr) return head;
        
        ListNode* prev = nullptr;
        ListNode* cur = head;
        while (cur)
        {
            ListNode* tmp = cur->next;
            cur->next = prev;
            prev = cur;
            cur = tmp;
        }

        return prev;
    }
};

合并 K 个升序链表

题目：合并 K 个升序链表

在这里插入图片描述
思路

将每个链表的头节点入小堆，每次从堆顶元素开始链接，逐个将堆顶的最小链表节点链接，并不断向堆中添加后续元素；

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution 
{
public:
    struct cmp
    {
        bool operator()(const ListNode* l1,const ListNode* l2)
        {
            return l1->val > l2->val;
        }
    };
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) 
    {   
        // 小堆
        priority_queue<ListNode*,vector<ListNode*>, cmp> heap;

        // 所有头节点进堆
        for(auto l : lists)
            if(l) heap.push(l);

        // 合并
        ListNode* ret = new ListNode(0);
        ListNode* prev = ret;

        while(!heap.empty())
        {
            ListNode* t = heap.top();
            heap.pop();
            prev->next = t;  
            prev = t;
            if(t->next != nullptr) heap.push(t->next);

        }

        prev = ret->next;
        delete ret;
        return prev;
    }
};

K个一组翻转链表

题目：K 个一组翻转链表

在这里插入图片描述
思路

计算需要翻转的次数
重复 n 次，长度为 k 的链表的逆序

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution 
{
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) 
    {
        // 统计节点个数
        int n = 0;
        ListNode* cur = head;
        while(cur)
        {
            n++;
            cur = cur->next;
        }
        n /= k;

        // 重复n次长度为k的链表逆序
        ListNode* newhead = new ListNode(0);
        ListNode* prev = newhead;
        cur = head;
        for(int i = 0; i < n; i++)
        {
            ListNode* tmp = cur;
            for(int j = 0; j < k; j++)
            {
                ListNode* next = cur->next;
                cur->next = prev->next;
                prev->next = cur;
                cur = next;
            }
            prev = tmp;
        }
        prev->next = cur;

        return newhead->next;
    }
};