单链表和双链表
单链表：只有一个指向下一节点的指针 --> 单向读取
双链表：既有指向下一节点的指针，也有指向上一节点的指针，可以通过此向前查找
单链表和双链表的反转：逆序
整个链表逆序、部分链表逆序（修改循环条件即可）
是否需要返回值
链表的反转需要换头（整个链表逆序）的操作，则需要返回值（需要一个Node类型的返回值，存储换头之后的head值）
单链表的逆序及部分链表的逆序
注：当head为整个链表的头结点时，pre初始值为null，next指针反转之后head头节点指向pre，也就是null
package linkedlist;
public class SingleLinkedList {
class Node {
public int value;
public Node next;
public Node(int data) {
this.value = data;
}
}
//单链表的反转
//单链表的反转只需要将指针的方向反转，在逆序整个链表的时候，用head遍历链表的所有结点，使得每个指针由后一结点指向前一结点
public static Node reverseList(Node head) {//head传入时是链表的头结点，在循环中为当前结点
Node pre = null;//处理的结点的前一个结点
Node next = null;//处理的结点的后一个结点
while (head != null) {
next = head.next;//head的后一个结点
head.next = pre;//反转指针
pre = head;
head = next;
}
return pre;//出循环时head==null，pre为整个链表的最后一个结点，也就是链表反转之后的头
}
//部分单链表的反转
//这里说部分反转应当是不需要返回值的，但是取的不同的start和end数值，可能会导致链表的头改变，需要返回值，因此返回
public static Node reverselistPart(Node head, int start, int end) {//head为当前结点,starthe end为起始位置
Node startNode = null;
Node endNode = null;
int length = 0;//因为链表与数组不同，不能够直到当前结点在整个链表之间的位置，需要计数
Node pre = head;
//遍历整个链表，此时pre指的是当前结点
while (pre != null) {//获得整个链表的长度
length++;
//找到startNode节点的前一个结点
if (length == start - 1) {
startNode = pre;
}
//找到endNode节点的后一个节点
if (length == end + 1) {
endNode = pre;
}
pre = pre.next;//遍历，避免死循环
}
//判断所给的start和end是否合理
if (start < 1 || end > length || start >= end) {
return head;//不合理的数视为不对链表进行逆序
} else if (startNode == null) {//start==1,反转的部分包含头结点
pre = head;
} else {
pre = startNode.next;
}
//反转startNode和后一个结点
//pre为开始结点的下一个结点，headNode为pre结点的下一个结点
Node headNode = pre.next;
pre.next = startNode;//next指针由pre指向startNode，实现指针的反转
Node next = null;
//反转从startNode后一个结点到endNode的前一个结点中所有的结点
while (headNode != endNode) {//链表的反转
next = headNode.next;
headNode.next = pre;
pre = headNode;
headNode = next;
}
// if (startNode != null) {
// startNode.next = pre;
// return headNode;
// }
return pre;
}
}
双链表的逆序
双链表的逆序和单链表相同，但是需要反转pre和next两个指针
package linkedlist;
class DoubleNode {
public DoubleNode(int data) {
this.value = data;
}
public int value;
public DoubleNode next;
public DoubleNode pre;
public static DoubleNode reverseList(DoubleNode head) {
DoubleNode pre = null;
DoubleNode next = null;
while (head != null) {
next = head.next;
head.next = pre;
head.pre = next;
pre = head;
head = next;
}
return pre;
}
}
打印两个有序链表的公共部分
《代码》
判断一个链表是否是一个回文结构
1、将链表结构放到栈中，比较栈弹出的顺序是否与原序相同（栈先进后出），全部相同则是回文
O(n)的额外空间
package linkedlist;
import java.util.Stack;
public class IsPalindromic {
class Node {
public int value;
public Node next;
public Node(int data) {
this.value = data;
}
}
public static boolean isplindromicbyStack(Node head) {
Stack<Node> stack = new Stack<Node>();//创建栈结构
Node temp = head;
while (temp != null) {
stack.push(temp);//入栈
temp = temp.next;
}
while (head != null){
if(head.value != stack.pop().value){//出栈，判断前后顺序是否相同
return false;
}
head = head.next;
}
return true;
}
}
2、优化：降低空间复杂度
O(n/2)的额外空间
将右半部分的链表放到栈中，从链表左侧开始遍历，每遍历一个栈弹出一个，一一进行比较，全部相同则回文
单链表无法获知整个链表有多少数，单指针无法判断此时经历的结点是否是链表结构的一半
快慢指针：快指针一次走2步，慢指针一次走1步；当快指针遍历完整个链表，慢指针走到中点
在实际情况中快慢指针需要根据题目调整代码
public static boolean isplindromicbyfastandslowPointer(Node head){
if(head == null || head.next == null){
return true;//整个链表为空或是只有一个Node也被视为回文结构
}
//快慢指针
Node slow = head.next;
Node fast = head;
//整个链表为偶数时，慢指针位于n/2位置上；奇数时，整个链表位于n/2位置向上取整+1（5 - 4）
while(fast.next != null && fast.next.next != null){
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
//取出后半段入栈
Stack<Node> stack = new Stack<Node>();
while(slow != null){
stack.push(slow);
slow = slow.next;
}
//将后半段与前半段比较，是否相同
while(!stack.isEmpty()){
if(head.value != stack.pop().value){
return false;
}
head = head.next;
}
return true;
}3、优化：不使用额外的数据结构
O(1)的额外空间
快指针一次走2步，慢指针一次走1步；慢指针走到中间的位置，遍历后面部分的链表逆序；
两个指针，一个从head向后遍历，一个从end向前遍历，直到一个指针指向空
public static boolean isplindromicbytwoPointer(Node head) {
if (head == null || head.next == null) {
return true;//整个链表为空或是只有一个Node也被视为回文结构
}
Node slow = head;
Node fast = head;
while (fast.next != null && fast.next.next != null) {
slow = slow.next;//最后到达中点位置，奇数时中点位置向上取整
fast = fast.next.next;//最后到达链表最后一位或两位
}
fast = slow.next;//从右半部分的起点开始
slow.next = null;//空出空间便于后半部分逆序
//后半部分逆序
Node temp = null;
while (fast != null) {
temp = fast.next;
fast.next = slow;//反转指针
slow = fast;
fast = temp;
}
temp = slow;//slow为反转部分的最后一个结点，也就是后半部分反转部分的头
fast = head;//左半部分的头
boolean res = true;
//slow表示右半部分，fast表示左半部分
while (slow != null && fast != null) {
if (slow.value != fast.value) {
res = false;
break;
}
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
//将链表反转回去 slow -- fast , temp -- slow , fast -- temp
slow = temp.next;
temp.next = null;
// fast = slow.next;
// slow.next = null;
while (slow != null) {
// while (fast != null)
fast = slow.next;
slow.next = temp;
temp = slow;
slow = fast;
// temp = fast.next;
// fast.next = slow;//反转指针
// slow = fast;
// fast = temp;
}
return res;
}将单链表按某值划分为左边小、中间相等、右边大的形式
使用额外空间：将单链表的每个结点放到数组中，对数组进行partition操作（左边小、中间相等、右边大）
《代码》
不使用额外空间：六个变量，分别为小于、等于、大于部分的头和尾
注：三区域串起来的时候需要注意区域是否存在，否则会指向null导致出错
package linkedlist;
public class ListPartition {
class Node {
public int value;
public Node next;
public Node(int data) {
this.value = data;
}
}
public static Node listPattition(Node head, int pivot) {
Node SH = null;
Node ST = null;
Node EH = null;
Node ET = null;
Node BH = null;
Node BT = null;
Node temp = null;
while (head != null) {
temp = head.next;//存储下一个head
head.next = null;//消去指针
if (head.value < pivot) {
if (SH == null) {
SH = head;
ST = head;
} else {
ST.next = head;
ST = head;
}
}
if (head.value == pivot) {
if (EH == null) {
EH = head;
ET = head;
} else {
ET.next = head;
ET = head;
}
}
if (head.value > pivot) {
if (BH == null) {
BH = head;
BT = null;
} else {
BT.next = head;
BT = head;
}
}
head = temp;//再次进行赋值，使得head遍历整个链表
}
if (ST != null) {//有小于区域
if (ET != null) {//有等于区域
ST.next = EH;
} else if (BT != null) {//没有等于区域，有大于区域
ST.next = BH;
} else {//啥也没有
ST.next = null;
}
}
if (ET != null) {//有等于区域
if (BT != null) {//有大于区域
ET.next = BH;
} else {//无大于区域
ET.next = null;
}
}
//最终返回结果
if(ST != null){
return SH;
} else if (ET != null) {
return EH;
}else{
return BH;
}
}
}
复制含有随机指针节点的链表
使用额外空间：哈希表拷贝节点，通过原来的节点1的next指针找到节点2，拷贝后的节点1'对应节点2'，由此可知节点1'的next指针指向节点2'。random指针同理。
《代码》
不使用额外空间：在链表的每个节点后插入其对应拷贝节点，通过节点1的next指针找到拷贝的节点1'，节点1的random指针指向节点3，节点3的next指针指向节点3'，由此可以拷贝节点1'指向节点3'的random指针
由next指针向下遍历，将每一对的指针都拷贝出，拷贝所有的random指针后抽离出拷贝的链表（画的好丑）
package linkedlist;
public class CopyLinkedListWithRand {
class Node {
public int value;
public Node next;
public Node rand;
public Node(int data) {
this.value = data;
}
}
public Node copylistwithRand(Node head) {
if (head == null) {
return null;
}
Node node1 = head;
Node node2 = null;
//1 -> 2
//1 -> 1' -> 2
while (node1 != null) {
node2 = node1.next;
node1.next = new Node(node1.value);//克隆的新节点
node1.next.next = node2;
node1 = node2;
}
node1 = head;//重新来过
//拷贝random指针
while (node1 != null) {
if (node1.rand != null) {//节点1的random指针
node1.next.rand = node1.rand.next;//节点1'的random指针=节点3的next=节点3'
} else {
node1.next.rand = null;
}
node1 = node1.next.next;
}
Node res = head.next;//拷贝出来的链表的头节点
node1 = head;//再次重新来过
Node temp = res;
while(node1 != null){
node1 = node1.next.next;//跳到第三个，第五个...
if(node1.next != null) {
temp.next = node1.next;//第二个指向第四个，第四个指向第六个...
}else{
temp.next = null;
}
temp = temp.next;//第二个跳第四个，第四个跳第六个...
}
return res;//返回拷贝链表的头
}
}
