带头单向链表源码及相关练习

news2024/10/3 0:21:34

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移除链表元素

链表的中间节点

链表倒数第k个节点

 合并两个有序链表

相交链表

环形链表

环形链表2

分割链表

回文链表

 

 

public class MySingleList {
    //内部类的使用
    class ListNode {
        public int val;
        public ListNode next;

        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public ListNode head;//永远指向我的头节点

    public void createTree() {
        ListNode A = new ListNode(13);
        ListNode B = new ListNode(14);
        ListNode C = new ListNode(19);
        A.next = B;
        B.next = C;
        this.head = A;
    }

    public void show() {
        //定义一个引用变量
        //只有new的时候才是定义了一个节点
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {//因为最后一个地址是空
            System.out.println(cur.val + " ");
            cur = cur.next;
        }
    }

    public int size() {
        ListNode cur = head;
        int count = 0;
        while (cur != null) {
            count++;
            cur = cur.next;
        }
        return count;
    }

    public boolean contains(int key) {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            //如果是引用类型呢？，用.equals()来比较
            if (cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;

        }
        return false;
    }

    public void addVal(int index, int val) {
        //判断index的合法性
        if (index < 0 || index > size()) {
            throw new RuntimeException("越界了");
        }
        if (index == 0) {
            insertList(val);
            return;
        }
        if (index == size() - 1) {
            addTail(val);
            return;
        }
        ListNode node = new ListNode(val);
        ListNode cur = head;
        while (index - 1 != 0) {
            cur = cur.next;
            index--;
        }
        node.next = cur.next;
        cur.next = node;
    }

    public void remove(int key) {
        if (head == null) return;
        if (head.val == key) {
            head = head.next;
        }

        ListNode prev = searchPrev(key);
        if (prev == null) {
            return;
        }
        prev.next = prev.next.next;
    }

    public ListNode searchPrev(int key) {
        ListNode prev = head;
        while (prev != null) {
            if (prev.next.val == key) {

                return prev;

            } else {
                prev = prev.next;
            }

        }
        return null;
    }

    public void insertList(int val) {
        ListNode node = new ListNode(val);
        //才开始没有节点也行
        node.next = head;
        head = node;
    }

    //找index-1位置的节点
    public ListNode findIndex(int index) {
        ListNode cur = head;
        while (index - 1 != 0) {
            cur = cur.next;
            index--;
        }
        return cur;
    }

    public void addTail(int val) {
        ListNode node = new ListNode(val);
        ListNode cur = head;
        if (head == null) {
            //空指针异常
            head = node;
            return;
        }
        while (cur.next != null) {
            cur = cur.next;
        }
        cur.next = node;
    }

    public void delete(int val) {
        if (head == null) return;
        ListNode cur = head;
        while (cur.val != val) {

        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MySingleList m = new MySingleList();
        m.createTree();
        //System.out.println(m.size());
        // System.out.println(m.contains(14));
        // m.insertList(m.new ListNode(99));
        // m.addTail(100);
        // m.show();
        // m.addTail(11);
        m.addVal(1, 111);
        m.show();


    }

    public void clear() {

    }

    /***
     * 要求遍历链表一遍，删除所有值为key的节点
     * 双指针
     * cur节点代表当前要删除节点，prev是要删除节点的上一个节点
     *
     * **/
    public void deleteAllKey(int key) {
        if (head == null) {
            return;
        }
        ListNode prev = head;
        ListNode cur = prev.next;

        while (cur != null) {//遍历完了
            if (cur.val == key) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
                //先别急着走prev，因为可能有连着好几个的要删除的值
            } else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        if(head.val==key){
            head=head.next;
        }
    }
    //cur!=null,while循环结束走到最后一个节点的位置，
    //cur.next！=null,while循环结束走到最后一个节点后面的位置


}

203. 移除链表元素

移除链表元素

难度简单1217

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。

 

示例 1：

0cc0e9e0a4bae8db9485c34262d12b15.jpeg

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

示例 2：

输入：head = [], val = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]
class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
         if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode prev = head;
        ListNode cur = prev.next;

        while (cur != null) {//遍历完了
            if (cur.val == val) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
                //先别急着走prev，因为可能有连着好几个的要删除的值
            } else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        if(head.val==val){
            head=head.next;
        }
        return head;
    }
}

链表的中间节点

a84c5c163b6f45a988c32312ac733cc6.png

 

class Solution {
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        if(head==null) return null;
        if(head.next==null) return head;
        //使用快慢指针
        ListNode fast=head;
        ListNode slow=head;
        while(fast!=null&&fast.next!=null){
            //考虑这个判断的先后顺序
            //考虑是||还是&&
            //为了避免空指针异常
            slow=slow.next;
            fast=fast.next.next;
        }
        
        return slow;
    }
}

链表倒数第k个节点

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 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.

0b10e574a6544a2e8edfa52f20e232dd.png

让fast先走k-1步数，然后俩指针同时走

class Solution {
    public ListNode getKthFromEnd(ListNode head, int k) {
        ListNode fast=head;
        ListNode slow=head;
        while(k!=0){
            fast=fast.next;
            k--;
        }
        while(fast!=null){
            fast=fast.next;
            slow=slow.next;
        }
        return slow;

    }
}

 合并两个有序链表

/**
 * 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 mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        // ListNode newHead=new ListNode();
        // ListNode tempH=newHead;
        // while(list1!=null&&list2!=null){
        //     if(list2.val<list1.val){
        //         tempH.next=list2;
        //         tempH=tempH.next;
        //         list2=list2.next;
        //     }else{
        //         tempH.next=list1;
        //         tempH=tempH.next;
        //         list2=list2.next;
        //     }
        // }
        // if(list1!=null){
        //     tempH.next=list1;
        // }
        // if(list2!=null){
        //     tempH.next=list2;
        // }
        // return newHead.next;
        // 类似归并排序中的合并过程
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode cur = dummyHead;
        while (l1 != null && l2 != null) {
            if (l1.val < l2.val) {
                cur.next = l1;
                cur = cur.next;
                l1 = l1.next;
            } else {
                cur.next = l2;
                cur = cur.next;
                l2 = l2.next;
            }
        }
        // 任一为空，直接连接另一条链表
        if (l1 == null) {
            cur.next = l2;
        } else {
            cur.next = l1;
        }
        return dummyHead.next;

    }
}

相交链表

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。

cc172cc404084b3a8d1867581d5ca1ad.png

 

public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        //1.计算长度查
        ListNode plong=headA;
        ListNode pshort=headB;
        int lenA=0;
        int lenB=0;
        while(plong!=null){
            lenA++;
            plong=plong.next;
        }
        while(pshort!=null){
            lenB++;
            pshort=pshort.next;
        }
        plong=headA;
        pshort=headB;
        int len=lenA-lenB;
        //2.保证长链表是plong,短链表是pshort
        if(len<0){
            plong=headB;
            pshort=headA;
            len=lenB-lenA;
        }
        //3.长链表先走差值步
        while(len!=0){
            plong=plong.next;
            len--;
        }
        //4.一起走直到相遇
        while(plong!=pshort){
            plong=plong.next;
            pshort=pshort.next;
        }
        return plong;

        
    }
}
//如何说明相交
 //val值相同并且next值相同
 //从相交节点开始后，长度就是一样的了
 //从头往后走，长度差的地方就是相交节点之前
 //此时复杂度接近O（N)


public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        if (headA == null || headB == null) {
            return null;
        }
        ListNode pA = headA, pB = headB;
        while (pA != pB) {
            pA = pA == null ? headB : pA.next;
            pB = pB == null ? headA : pB.next;
        }
        return pA;
    }
}

环形链表

* 1.如果存在环，，那么当两个引用速度不一样时，一定会在环里相遇
* fast走2,slow走1
* 那为啥是这种速度差？
* fast走3,slow走1，不可以！比如：环形链表中只有2个节点
* 上述情况就可能错过或者很晚相遇。
*2.扩充
如何找到入口点

一个指针从相遇点开始走,另一个从头开始,遇见就是入口点

* */

 结论：转一圈的情况下，起始点到入口点和 相遇点到入口点的距离时一样的

05d1016641184ad5bda0d7608c4a4b09.png

 

 

so速度一样，路程一样，一个指针从相遇点开始走,另一个从头开始,遇见就是入口点

 

 

 */
public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head==null) return false;
        ListNode fast=head;
        ListNode slow=head;
        while(fast!=null&&fast.next!=null){
            //避免空指针
            fast=fast.next.next;
            slow=slow.next;
            if(fast==slow){
                return true;
            }
        }
        return false;
        
    }
}

环形链表2

给定一个链表的头节点  head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

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）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。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。

不允许修改 链表。

 

示例 1：

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

 

public class Solution {
       public ListNode detectCycle(ListNode head){
        if(head==null) return null;
        ListNode fast=head;
        ListNode slow=head;
        while(fast!=null&&fast.next!=null){
            fast=fast.next.next;
            slow=slow.next;
            if(fast==slow){
                //说明找到相遇点了
                break;
            }
        }
        //万一根本就没有相遇的点呢
        //就是上一个循环的结束条件不是因为break
        //而是因为上面找不到，
        
        if(fast==null||fast.next==null){
            return null;
        }
        fast=head;
        while(fast!=slow){
            fast=fast.next;
            slow=slow.next;
        }
        //此时就相遇了
        //找到入口点了
        return slow;
    }
}

分割链表

class Solution {
    public ListNode partition(ListNode head, int x) {
        ListNode as=null;
        ListNode ae=null;
        ListNode bs=null;
        ListNode be=null;
        ListNode cur=head;
        while(cur!=null){
            if(cur.val<x){
                if(bs==null){
                    bs=cur;
                    be=cur;
                }else{
                    be.next=cur;
                    be=cur;
                }

            }else if(cur.val>=x){
                if(as==null){
                    as=cur;
                    ae=cur;
                }else{
                    as.next=cur;
                    ae=cur;
                }

            }
            cur=cur.next;

        }
        //考虑两个段都有数据码
        if(bs==null){
            return as;
        }
        be.next=as;
        if(as!=null){
            ae.next=null;
        }
        return bs;
    }
}

回文链表

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 53a19885cdc745889537874722ff7360.png

2fdd6c40182d424c843d99ed25bc6f5d.png

对于奇数个节点的链表，1.先找中间节点，2.反转中间节点后面的链表，3.两指针分别从后从前遍历直到两者相遇。 
class Solution {
    public boolean isPalindrome(ListNode head) {
        if(head==null) return true;
        //1.先找中间节点
        ListNode fast=head;
        ListNode slow=head;
        while(fast!=null&&fast.next!=null){
            fast=fast.next.next;
            slow=slow.next;
        }
        //此时slow就在中间节点了
        //2.翻转中间节点后的节点
        ListNode cur=slow.next;
        while(cur!=null){//结束后cur为空，也就是最后一个节点的后一个位置
            ListNode curNext=cur.next;
            cur.next=slow;
            slow=cur;
            cur=curNext;

        }
        //翻转完后slow再最后一个节点了
        //判断是否是回文
        //考虑奇数偶数，奇数的fast指针刚好走到最后一个节点，但是偶数的fast指针走到最后一个节点的后一个
        while(head!=slow){
            if(head.val!=slow.val){
                return false;
            }
            //专门针对偶数再写一个回文
             if(head.next==slow){
                return true;
            }
            head=head.next;
            slow=slow.next;
        }
        return true;
    }
}

 

 

public class SingleLinkedList{
 
    static class ListNode {
        public int val;//数值域public ListNode next;//存储下一个节点的地址
 
        public ListNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
 
    public ListNode head;//代表单链表的头结点的引用
 
    /**
     * 这里只是简单的进行，链表的构造。
     */public void createList() {
        ListNode listNode1 = new ListNode(12);
        ListNode listNode2 = new ListNode(23);
        ListNode listNode3 = new ListNode(34);
        ListNode listNode4 = new ListNode(45);
        ListNode listNode5 = new ListNode(56);
 
        listNode1.next = listNode2;
 
        listNode2.next = listNode3;
        listNode3.next = listNode4;
        listNode4.next = listNode5;
        this.head = listNode1;
    }
 
 
    public void display() {
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val+" ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }
 
    /**
     * 从指定的节点开始答应
     * @param newHead
     */public void display(ListNode newHead) {
        ListNode cur = newHead;
        while (cur != null) {
            System.out.print(cur.val+" ");
            cur = cur.next;
        }
        System.out.println();
    }
 
 
    /**
     * 头插法
     * OaddLast
     */public void addFirst(int data){
        ListNode node = new ListNode(data);
        /*if(this.head == null) {
            this.head = node;
        }else {
            node.next = this.head;
            this.head = node;
        }*/
        node.next = this.head;
        this.head = node;
    }
 
    //尾插法 O(n)public void addLast(int data) {
        ListNode node = new ListNode(data);
        if(head == null) {
            head = node;
        }else {
            ListNode cur = head;
            while (cur.next != null) {
                cur = cur.next;
            }
            //cur.next == null;
            cur.next = node;
        }
    }
 
    /**
     * 任意位置插入,第一个数据节点为0号下标
     * 指定位置插入
     */
 
    public void addIndex(int index,int data) throws MySingleListIndexOutOfException{
        checkIndexAdd(index);
        if(index == 0) {
            addFirst(data);
            return;
        }
        if(index == size()) {
            addLast(data);
            return;
        }
        ListNode node = new ListNode(data);
        ListNode cur = findIndexSubOne(index);
        node.next = cur.next;
        cur.next = node;
    }
 
    /**
     * 找到index-1位置的节点
     * @param index
     * @return 该节点的地址
     */private ListNode findIndexSubOne(int index) {
        ListNode cur = this.head;
        while (index-1 != 0) {
            cur = cur.next;
            index--;
        }
        return cur;
    }
 
    private void checkIndexAdd(int index) {
        if(index < 0 || index > size()) {
            throw new MySingleListIndexOutOfException("任意位置插入的时候，index不合法！");
        }
    }
 
    //查找是否包含关键字key是否在单链表当中  314public boolean contains(int key) {
        //head == null
        ListNode cur = this.head;
        //cur != null 说明 没有遍历完 链表while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                return true;
            }
            cur = cur.next;
        }
        return false;
    }
 
    //删除第一次出现关键字为key的节点public void remove(int key){
 
        if(this.head == null) {
            System.out.println("此时链表为空，不能进行删除！");
            return;
        }
 
        if(this.head.val == key) {
            //判断 第一个节点是不是等于我要删除的节点this.head = this.head.next;
            return;
        }
 
        ListNode cur = this.head;
        while (cur.next != null) {
            if(cur.next.val == key) {
                //进行删除了
                ListNode del = cur.next;
                cur.next = del.next;
                return;
            }
            cur = cur.next;
        }
    }
    //删除所有值为key的节点public void removeAllKey(int key){
        if(this.head == null) {
            return;
        }
 
        ListNode cur = this.head.next;
        ListNode prev = this.head;
 
        while (cur != null) {
            if(cur.val == key) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            }else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        //单独处理了头节点if(this.head.val == key) {
            head = head.next;
        }
    }
 
    //得到单链表的长度public int size(){
        int count = 0;
        ListNode cur = this.head;
        while (cur != null) {
            count++;
            cur = cur.next;
        }
        return count;
    }
 
    /**
     * 当我们 执行clear这个函数的时候，会将这个链表当中的所有的节点回收
     */public void clear(){
        //this.head = null;//这种做法 比较粗暴！
        ListNode cur = this.head;
        ListNode curNext = null;
        while (cur != null) {
            curNext = cur.next;
            cur.next = null;
            cur = curNext;
        }
        head = null;
    }
}

 

 

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