优选算法——链表

news2024/12/18 11:45:31

1. 链表常用技巧和操作总结

2. 两数相加

题目链接：2. 两数相加 - 力扣（LeetCode）

题目展示：

题目分析：本题给的是逆序，其实降低了难度，逆序刚好我们从第一位开始加，算法原理其实就是模拟相加的过程。

代码实现：

/**
 * 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* cur1=l1,*cur2=l2;
        ListNode* newnode=new ListNode(0);//创建虚拟头节点
        ListNode* prev=newnode;
        int t=0;//记录进位
        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=newnode->next;
        delete newnode;
        return prev;
    }
};

3. 两两交换链表中的结点

题目链接：24. 两两交换链表中的节点 - 力扣（LeetCode）

题目展示：

题目分析：本题我们就需要用到前面提到的技巧来解决，即创建虚拟头节点。

我们创建完虚拟头节点后，访问节点就会很方便；还有一点，就是我们不要吝啬空间，大胆地去定义变量。正如此题，我们想实现交换操作，涉及4个节点之间的变换，如果我们不定义变量去标记，那么指针的变换将会很复杂，容错率就会大大降低。

代码实现：

/**
 * 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) 
    {
        //处理特殊情况
        if(head==nullptr||head->next==nullptr)
        {
            return head;
        }
        //创建虚拟头节点
        ListNode* newHead=new ListNode(0);
        newHead->next=head;
        //定义变量来标记
        ListNode* prev=newHead,*cur=prev->next,*next=cur->next,*nnext=next->next;
        while(cur&&next)
        {
            //交换节点
            prev->next=next;
            next->next=cur;
            cur->next=nnext;
            //修改指针(顺序不能改)
            prev=cur;
            cur=nnext;
            if(cur)
            {
                next=cur->next;
            }
            if(next)
            {
                nnext=next->next;
            }
        }
        cur=newHead->next;
        delete newHead;
        return cur;
    }
};

大家能够看到，根据上面的图加上我们定义的变量，代码的逻辑是很清晰的，大家需要注意一些特殊情况的处理，以免造成程序崩了。

4. 重排链表

题目链接：143. 重排链表 - 力扣（LeetCode）

题目展示：

题目分析：本题大家一定要画图分析，找到其中的规律，其实本题是我们之前学过的三道题的综合。

代码实现：
在实现之前，我们先来明确一个问题，大家来看下图：

大家可以看到，进行逆序操作时，有两种做法，这两种方法其实殊途同归，都可以实现逆序的操作，这里我更推荐大家用第一种，即让slow后面的节点进行逆序。


/**
 * 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) 
    {
        //处理边界情况
        if(head==nullptr||head->next==nullptr||head->next->next==nullptr)
        {
            return;
        }
        //1. 找到链表的中间节点
        ListNode* fast=head;
        ListNode* slow=head;
        while(fast&&fast->next)
        {
            slow=slow->next;
            fast=fast->next->next;
        }
        //2. 将slow后面的部分进行逆序操作——头插法
        ListNode* head2=new ListNode(0);
        ListNode* cur=slow->next;
        slow->next=nullptr;//断开两个链表
        while(cur)
        {
            ListNode* next=cur->next;
            cur->next=head2->next;
            head2->next=cur;
            cur=next;
        }
        //3.合并两个链表
        ListNode* ret=new ListNode(0);
        ListNode* prev=ret;
        ListNode* cur1=head,*cur2=head2->next;
        while(cur1)
        {
            //先放第一个链表——尾插
            prev->next=cur1;
            prev=prev->next;
            cur1=cur1->next;
            //再放第二个链表
            if(cur2)
            {
                prev->next=cur2;
                prev=prev->next;
                cur2=cur2->next;
            }
        }
    }
};

这里大家注意代码的逻辑，对应题目分析中的图，找中间节点——快慢指针，逆序操作——头插法，合并链表——双指针。