算法练习-链表（二）

1. 奇偶链表

链接：https://leetcode.cn/problems/odd-even-linked-list

1.1 题目

给定单链表的头节点 head ，将所有索引为奇数的节点和索引为偶数的节点分别组合在一起，然后返回重新排序的列表。

第一个节点的索引被认为是 奇数 ， 第二个节点的索引为 偶数 ，以此类推。

请注意，偶数组和奇数组内部的相对顺序应该与输入时保持一致。

你必须在 O(1) 的额外空间复杂度和 O(n) 的时间复杂度下解决这个问题。

示例 1:

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

输入: head = [2,1,3,5,6,4,7]
输出: [2,3,6,7,1,5,4]

1.2 题解

创建两个链表，分别存储奇链表和偶链表，最后进行连接

由于没有新创建节点进行插入，所以满足题目空间复杂度O(1)的要求

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode oddEvenList(ListNode head) {
        ListNode newHead1 = new ListNode();
        ListNode newHead2 = new ListNode();
        ListNode tail1 = newHead1;
        ListNode tail2 = newHead2;
        if (head == null) {
            return null;
        }
        int count = 1;
        ListNode p = head;
        while (p != null) {
            ListNode tmp = p.next;
            if (count % 2 == 1) {
                p.next = null;
                tail1.next = p;
                tail1 = tail1.next;
            } else {
                p.next = null;
                tail2.next = p;
                tail2 = tail2.next;
            }
            count++;
            p = tmp;
        }
        tail1.next = newHead2.next;
        return newHead1.next;
    }
}

2. K 个一组翻转链表

链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-nodes-in-k-group

2.1 题目

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

示例 1：

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

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

2.2 题解

创建一个新的头节点，将反转后的链表接入头节点，只需考虑细节方面的问题

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
        ListNode newHead = new ListNode();
        ListNode tail = newHead;

        ListNode p = head;
        while (p != null) {
            int count = 0;
            ListNode q = p;

            while (q != null) {
                count++;
                if (count == k) {
                    break;
                }
                q = q.next;
            }
            
            if (q == null) {
                tail.next = p;
                return newHead.next;
            } else {
                ListNode tmp = q.next;
                ListNode[] nodes = reverse(p, q);
                tail.next = nodes[0];
                tail = nodes[1];
                p = tmp;
            }
        }
        return newHead.next;
    }

    public ListNode[] reverse(ListNode head, ListNode tail) {
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        while (cur != tail) {
            ListNode tmp = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = tmp;
        }
        tail.next = pre;

        return new ListNode[]{tail, head};
    }
}

3. 剑指 Offer 22. 链表中倒数第k个节点

链接：https://leetcode.cn/problems/lian-biao-zhong-dao-shu-di-kge-jie-dian-lcof

3.1 题目

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 6 个节点，从头节点开始，它们的值依次是 1、2、3、4、5、6。这个链表的倒数第 3 个节点是值为 4 的节点。

示例：

给定一个链表: 1->2->3->4->5, 和 k = 2.

返回链表 4->5.

3.2 题解

3.2.1 解法1

先遍历链表，找出链表长度n，然后找正数第 n - k + 1 个节点

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode getKthFromEnd(ListNode head, int k) {
        ListNode newHead = new ListNode();
        newHead.next = head;
        ListNode p = newHead;
        int num = 0;
        while (p.next != null) {
            p = p.next;
            num++;
        }
        int n = num - k ;
        while(n != 0) {
            head = head.next;
            n--;
        }
        return head;
    }
}

3.2.2 解法2

先让快指针走到第k的位置，然后快慢指针一起移动

当快指针走到头，慢指针所在的位置为倒数第k个节点

class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        int count = 0;
        while (fast != null) {
            count++;
            if (count == n) {
                break;
            }
            fast = fast.next;
        }
        if (fast == null) {
            return null;
        }
        fast = fast.next;

        while (fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return slow;
    }
}

4. 删除链表的倒数第 N 个结点

链接：https://leetcode.cn/problems/remove-nth-node-from-end-of-list

4.1 题目

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]

4.2 题解

所有方法同3，只是增加了删除操作

4.2.1 解法1

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode newHead = new ListNode();
        newHead.next = head;
        ListNode p = newHead;
        int m = 0;
        while (p.next != null) {
            p = p.next;
            m++;
        }
        p = newHead;
        int num = m - n;
        while (num != 0) {
            p = p.next;
            num--;
        }
        p.next = p.next.next;
        return newHead.next;
    }
}

4.2.2 解法2

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        int count = 0;
        while (fast != null) {
            count++;
            if (count == n) {
                break;
            }
            fast = fast.next;
        }
        if (fast == null) {
            return head;
        }
        ListNode pre = null;

        while (fast.next != null) {
            pre = slow;
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }

        if (pre == null) {
            head = head.next;
        } else {
            pre.next = slow.next;
        }
        return head;
    }
}

5. 相交链表

链接：https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-linked-lists

5.1 题目

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。如果两个链表不存在相交节点，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 。

自定义评测：

评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）：

intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0
listA - 第一个链表
listB - 第二个链表
skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], 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 [5,6,1,8,4,5]。
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。
— 请注意相交节点的值不为 1，因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点 (A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。换句话说，它们在内存中指向两个不同的位置，而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点，B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], 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 [1,9,1,2,4]，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 。

5.2 题解

两指针分别从两个链表头遍历，到达链表结尾之后，转移到另一个链表的表头

如果两个指针相遇，则两链表相交

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        ListNode newHeadA = new ListNode();
        ListNode newHeadB = new ListNode();
        newHeadA.next = headA;
        newHeadB.next = headB;
        ListNode p = newHeadA;
        ListNode q = newHeadB;
        int a = 0;
        int b = 0;
        while (p.next != q.next && a != 2 && b != 2) {
            if (p.next == null) {
                p = newHeadB;
                a++;
            } else {
                p = p.next;
            }
            if (q.next == null) {
                q = newHeadA;
                b++; 
            } else {
                q = q.next;
            }
        }
        if (a == 2 || b == 2) {
            return null;
        }
        return p.next;
    }
}

6. 环形链表

链接：https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle

6.1 题目

给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。
示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

6.2 题解

快慢指针，如果两指针可以相遇，则该链表尾环形链表

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        ListNode newHead = new ListNode();
        newHead.next = head;
        ListNode low = newHead;
        ListNode fast = newHead;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            low = low.next;
            fast = fast.next.next; 
            if (fast == low) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}