链表中快慢指针的应用

news2024/11/9 9:23:20

目录

一、链表的中间结点

二、回文链表

三、链表中倒数第K个结点

四、删除链表的倒数第n个结点 


一、链表的中间结点

给定一个头结点为 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。 如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。

 先设置两个low和fast都指向head的结点。

 现在是寻找中间结点,可以让fast一下子走两个结点,low走一个结点,两点同时向前进。

 当走到这儿的时候,会发现fast不能再继续走两步了,二low此时就是整个链表的中间结点。

这并不是一个巧合,此时就相同的时间t内,low的速度成为v,fast指针的速度为2v,low走了vt,fast走了2vt==链表长度,所以low走过的长为链表长度的一半,就是中间位置。所以整个循环的种植条件就是fast != null && fast.next != null,只要fast还能继续向后走,low就不是中间位置。

这种方法可以用来寻找链表的任意位置。

    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        ListNode low = head;
        ListNode fast = head;
        while(fast != null && fast.next != null){
            fast = fast.next.next;
            low = low.next;
        }
        return low;
    }

二、回文链表

给你一个单链表的头节点 head ,请你判断该链表是否为回文链表。如果是,返回 true ;否则,返回 false 。

回文链表问题 = 反转链表 + 找到链表中间结点问题。

当我们已经找到中间结点mid时,把mid当做头结点,将剩下的链表反转称为l2,再与以head为头结点的链表遍历进行比较,所以这个时候循环的终止条件就是l2!=null。

 运用第一题中的方法能成功找到mid结点,然后成功反转后是这样的。

 这是就可以创建循环,然后head和l2的值相互比较,如果有一个不相同那么直接返回false,判断相同过后,head和l2继续向后移动,比较下一个。直到循环退出,则证明该链表是回文链表,返回true。

    public boolean isPalindrome(ListNode head) {
        ListNode mid = middleNode(head);
        ListNode l2 = reverseList(mid);
        while (l2 != null) {
            if (head.val != l2.val) {
                return false;
            }
            head = head.next;
            l2 = l2.next;
        }
        return true;
    }
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
       ListNode low = head;
       ListNode fast = head;
       while(fast != null && fast.next != null){
           fast = fast.next.next;
           low = low.next;
       }
    return low;
    }
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode prev = null;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            ListNode next = cur.next;
            cur.next = prev;
            prev = cur;
            cur = next;
        }
        return prev;
    }

三、链表中倒数第K个结点

输入一个链表,输出该链表中倒数第k个节点。为了符合大多数人的习惯,本题从1开始计数,即链表的尾节点是倒数第1个节点。

例如,一个链表有5个节点,从头节点开始,它们的值依次是1、2、3 、4、5,这个链表的倒数第2个节点是值为4的节点。

有了快慢指针的定义,我们可以先让sec走k步,然后prev和sec一起向前走,当sec为空了,prev当前的值就是倒数第k个结点了。

 刚开始时,prev和sec都在head的位置上,进入while循环中,当i<k时,只有sec可以向后移动。

当i==k时,sec已经比prev先走了k步,所以sec和prev都可以向后移动了。

 当sec走到最后时,sec==null,所以整个循环跳出,这就是循环的终止条件,这个时候的prev结点就是倒数第k个结点。

    public ListNode getKthFromEnd(ListNode head, int k) {
        ListNode prev = head;
        ListNode sec = head;
        int i = 0;
        while(sec!=null){
            if(i>=k){
                prev = prev.next;
            }
            i++;
            sec = sec.next;
        }
        return prev;
    }

四、删除链表的倒数第n个结点 

给定一个链表,删除链表的倒数第 n 个结点,并且返回链表的头结点。

这种情况就不能找到倒数第n个结点,要找到它的前驱结点。然后进行删除操作。所以这道题就是前驱结点+删除节点问题,所以我们需要自己创造一个前驱结点,node和prev都指向这个前驱结点,x也指向,最终由x来输出连链表。

 有了第三道题,这道题就很好解决了,这道题只需要让prev比node多走n+1步即可。

 

 当prev已经多走了n+1步时,node也可以开始走了,两者一起继续向前进直到prev==null。

 

 这时prev已经为空了,node就是倒数第n个结点的前驱结点,这时只需要让node.next = node.next.next,就成功删除需要删除的结点了。但是有个特殊情况那就是node.next还是head没有进入循环,这时如果直接将按照正常思路,那么还是不能删除第一个元素,所以需要排除这种情况直接让x.next = node.next.next,最后返回x。

public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
ListNode prev = new ListNode(-1);
        ListNode node = new ListNode(-1);
        ListNode x = new ListNode(-1);
        x.next = head;
        prev.next = head;
        node.next = head;
        int i = 0;
        while(prev!=null){
            if(i>n){
                node = node.next;
            }
            i++;
            prev = prev.next;
        }
        if(node.next == head){
            x.next = node.next.next;
        }else{
            node.next = node.next.next;
        }
        return x.next;
    }

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