数据结构练习题4(链表)

news2024/11/28 22:44:03

1两两交换链表中的节点

给你一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题(即,只能进行节点交换)。

示例 1:

输入:head = [1,2,3,4]
输出:[2,1,4,3]

示例 2:

输入:head = []
输出:[]

示例 3:

输入:head = [1]
输出:[1]

提示:

  • 链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
  • 0 <= Node.val <= 100

思路:

初始检查:如果链表为空或只有一个节点,直接返回。
创建虚拟头节点:使用一个虚拟头节点 dummy 来简化边界情况的处理。
循环交换节点对:在链表中继续交换每一对节点,直到没有更多的节点对(cur->next && cur->next->next 都不为空时)可以交换。开始时cur为与虚拟头结点位置
步骤一:cur->next 指向第二个节点。
步骤二:第二个节点的 next 指向第一个节点。
步骤三:第一个节点的 next 指向第三个节点。
移动到下一对节点的前一个节点:将 cur 移动到下一对节点的前一个节点。

代码:

struct ListNode* swapPairs(struct ListNode* head) {
    // 如果链表为空或只有一个节点,直接返回
    if (!head || !head->next) return head;

    struct ListNode dummy;  // 创建一个虚拟头节点
    dummy.next = head;
    struct ListNode* cur = &dummy;

    while (cur->next && cur->next->next) {
        struct ListNode* tmp = cur->next;         // 保存第一个节点
        struct ListNode* tmp1 = cur->next->next->next;  // 保存第二个节点的下一个节点

        cur->next = cur->next->next;    // 步骤一:cur->next 指向第二个节点
        cur->next->next = tmp;          // 步骤二:第二个节点的 next 指向第一个节点
        cur->next->next->next = tmp1;   // 步骤三:第一个节点的 next 指向第三个节点

        cur = cur->next->next;  // 移动到下一对节点的前一个节点
    }

    return dummy.next;  // 返回新的头节点
}

2删除链表的倒数第 N 个结点

给你一个链表,删除链表的倒数第 n 个结点,并且返回链表的头结点。

示例 1:

输入:head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出:[1,2,3,5]

示例 2:

输入:head = [1], n = 1
输出:[]

示例 3:

输入:head = [1,2], n = 1
输出:[1]

提示:

  • 链表中结点的数目为 sz
  • 1 <= sz <= 30
  • 0 <= Node.val <= 100
  • 1 <= n <= sz

思路:

  1. 创建虚拟头节点:使用 malloc 分配内存并创建一个虚拟头节点 dummy,其 val 为 0,next 指向实际的头节点 head
  2. 初始化快慢指针fast 和 slow 都指向虚拟头节点。
  3. 快指针先移动 n 步:通过循环,让 fast 指针先移动 n 步。
  4. 快指针再移动一步:因为需要让slow指向删除节点的上一个节点
  5. 同时移动快慢指针:继续移动 fast 和 slow 指针,直到 fast 指针到达链表末尾。此时,slow 指针指向的节点就是要删除的节点的前一个节点。
  6. 删除节点:将 slow 的 next 指向 slow->next->next,从而删除目标节点。
  7. 更新头节点:将 head 更新为 dummy->next
  8. 释放虚拟头节点:使用 free 释放虚拟头节点的内存空间。
  9. 返回头节点:返回更新后的头节点 head

代码:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode* removeNthFromEnd(struct ListNode* head, int n) {
    // 创建一个虚拟头节点,并初始化其值为0,next指向实际的头节点
    struct ListNode* dummy = malloc(sizeof(struct ListNode));
    dummy->val = 0;
    dummy->next = head;

    // 初始化快慢指针,都指向虚拟头节点
    struct ListNode* fast = dummy;
    struct ListNode* slow = dummy;

    // 快指针先向前移动n步
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        fast = fast->next;
    }

    // fast再提前走一步,因为需要让slow指向删除节点的上一个节点
    fast = fast->next;

    // 快慢指针同时移动,直到快指针到达链表末尾
    while (fast) {
        fast = fast->next;
        slow = slow->next;
    }

    // 删除慢指针的下一个节点(即倒数第n个节点)
    slow->next = slow->next->next;

    // 更新头节点(dummy是虚拟头节点,删除操作不会影响head)
    head = dummy->next;

    // 释放虚拟头节点的内存(注意:这里应该释放dummy,而不是释放dummy->next,因为dummy->next是实际的链表节点)
    free(dummy);

    // 返回更新后的头节点
    return head;
}



3链表相交

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。如果两个链表没有交点,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 。

示例 1:

输入:intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], 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 [5,0,1,8,4,5]。
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。

示例 2:

输入:intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], 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 [0,9,1,2,4],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
  • 0 <= 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 + 1] == listB[skipB + 1]

思路:

  1. 初始化变量:定义 longList 和 shortList 用于存储长链表和短链表的头节点,lenA 和 lenB 用于存储两个链表的长度,gap 用于存储长度差。
  2. 计算链表长度:通过遍历链表 headA 和 headB,分别计算它们的长度 lenA 和 lenB
  3. 确定长链表和短链表:通过比较 lenA 和 lenB,确定哪个是长链表,哪个是短链表,并计算长度差 gap
  4. 尾部对齐:将长链表 longList 移动 gap 步,使得两个链表的尾部对齐。
  5. 同时移动并检查交点:同时移动 longList 和 shortList,检查是否有相同的节点。如果找到相同的节点,则返回该节点(即交点)。
  6. 返回结果:如果没有找到交点,则返回 NULL

代码:

struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {
    struct ListNode *longList = NULL, *shortList = NULL;
    int lenA = 0, lenB = 0, gap = 0;

    // 求出两个链表的长度
    shortList = headA;
    while (shortList) {
        lenA++;
        shortList = shortList->next;
    }

    shortList = headB;
    while (shortList) {
        lenB++;
        shortList = shortList->next;
    }

    // 确定长链表和短链表,并计算长度差
    if (lenA > lenB) {
        longList = headA;
        shortList = headB;
        gap = lenA - lenB;
    } else {
        longList = headB;
        shortList = headA;
        gap = lenB - lenA;
    }

    // 将长链表和短链表的尾部对齐
    while (gap--) {
        longList = longList->next;
    }

    // 同时移动长链表和短链表,检查是否有相同的节点
    while (longList) {
        if (longList == shortList) return longList; // 找到交点
        longList = longList->next;
        shortList = shortList->next;
    }

    // 没有找到交点
    return NULL;
}

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