02.02、[简单] 返回倒数第 k 个节点

1、题目描述

实现一种算法，找出单向链表中倒数第 k 个节点。返回该节点的值。

2、题解思路

本题的关键在于使用双指针法，通过两个指针（fast 和 slow），让 fast 指针比 slow 指针先走 k 步，这样当 fast 到达链表末尾时，slow 正好指向倒数第 k 个节点。

具体步骤如下：

1. 初始化两个指针 fast 和 slow，都指向链表的头节点。
2. 让 fast 先走 k 步，使得 fast 和 slow 之间的距离为 k。
3. 同时移动 fast 和 slow，直到 fast 到达链表的末尾。
4. 此时，slow 指针所指向的节点就是倒数第 k 个节点，返回该节点的值。

3、详细代码解析

class Solution {
public:
    int kthToLast(ListNode* head, int k) {
        // 初始化两个指针，分别指向链表的头节点
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;

        // 让 fast 指针先走 k 步
        while (k--) {
            fast = fast->next;
        }

        // 同时移动 fast 和 slow，直到 fast 到达链表的末尾
        // 当 fast 到达链表末尾时，slow 则正好指向倒数第 k 个节点，返回该节点的值
        while (fast) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }

        // slow 现在指向倒数第 k 个节点，返回该节点的值
        return slow->val;
    }
};

4、时间复杂度与空间复杂度

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 为链表的长度。由于我们只遍历了链表一次，因此时间复杂度是线性的。
• 空间复杂度：O(1)，只用了两个指针，空间开销很小。

通过使用双指针技巧，我们可以在一次遍历中高效地找到倒数第 k 个节点。这个解法在不需要额外空间的情况下，能够很好地解决问题。