文章目录
- 1.移除链表元素
- 方法1:
- 方法2
 
- 2.合并两个有序链表
- 3.链表的中间节点
- 方法1
- 方法2
 
- 4.反转单链表
- 方法1
- 方法2
 
- 5.分割链表
- 6.链表中的倒数第k个节点
- 方法1:
- 方法2:
 
- 7.环形链表的约瑟夫问题
- 8.链表的回文结构
- 9.相交链表
- 方法1
- 方法2:
 
- 10.环形链表
- 11.环形链表Ⅱ
- 12.随机链表的复制
 
 
链表学习完以后,来做点相关题目吧
1.移除链表元素

方法1:
在原链表的基础上直接删除指定元素
- 若当前节点是要删除的节点,则将其前驱节点指向当前节点的下一个节点
- 若当前节点不是要删除的节点,前驱节点指向当前节点,当前节点后移
- 特殊情况: 
  - 循环判断,若头节点是要删除的节点,则将头节点后移
- 头节点不为空
 
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {
    struct ListNode* cur = head;
    struct ListNode* prev = head;
    //判断头节点
    while(head && head->val == val)
    {
        head = head->next;
    }
    //链表为空
    if(head == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    //正常情况
    while(cur)
    {
        if(cur->val == val)
        {
            prev->next = cur->next;
        }
        else
        {
            prev = cur;
        }
        cur =  cur->next;
    }
    return head;
}
方法2
创建一个新的链表存放未删除的元素
- 先创建一个虚拟的头节点,指向新链表,同时记录该链表的尾
- 若当前节点是要删除的元素,直接后移
- 若当前节点不是要删除的元素,连接到新链表的尾后
- 将新链表尾节点的next置为空(断开与原链表的连接)
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {
    //设置新链表的头
    struct ListNode* newhead = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    newhead->val = -1;
    newhead->next = NULL;
    struct ListNode* cur = head;
    struct ListNode* tail = newhead;
    while(cur)
    {
        if(cur->val == val)
        {
            cur = cur->next;
        }
        else
        {
            tail->next = cur;
            tail = tail->next;
            cur = cur->next;
        }
    }
    //将新链表与原链表断开
    tail->next = NULL;
    struct ListNode* ret = newhead->next;
    free(newhead);
    newhead = tail = NULL;
    return ret;
}
2.合并两个有序链表

创建一个新的链表
- 两个指针分别指向两个链表
- 将两指针所指向的元素的较小值连接到新链表的尾
- 若有一个指针走到空,则将另一个指针连接到新链表的尾
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {
    //定义新链表的头
    struct ListNode* newhead = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    newhead->val = -1;
    newhead->next = NULL;
    struct ListNode* tail = newhead;
    //比较链表元素
    while(list1 && list2)
    {
        if(list1->val < list2->val)
        {
            tail->next = list1;
            tail = tail->next;
            list1 = list1->next;
        }
        else
        {
            tail->next = list2;
            tail = tail->next;
            list2 = list2->next;
        }
    }
    //若有一个链表为空,则连接另一个
    if(list1)
    {
        tail->next = list1;
    }
    else
    {
        tail->next = list2;
    }
    struct ListNode* ret = newhead->next;
    free(newhead);
    newhead = tail = NULL;
    return ret;
}
3.链表的中间节点

方法1
统计链表长度,计算出中间位置;再寻找中间位置
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* cur = head;
    int len = 0;
    while(cur)
    {
        len++;
        cur = cur->next;
    }
    int count = 0;
    cur = head;
    while(count < (len / 2))
    {
        count++;
        cur = cur->next;
    }
    return cur;
}
方法2
快慢指针法:一个指针一次走一步,一个指针一次走两步。当快指针尾空或者快指针的next为空,那么慢指针所指向的元素就是中间元素。
 
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
    }
    return slow;
}
4.反转单链表

方法1
定义一个新的头节点,然后遍历链表,采取头插
 
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* newHead = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    newHead->val = -1;
    newHead->next = NULL;
    while(head)
    {
        //先记录后继节点
        struct ListNode* next = head->next;
        //头插
        head->next = newHead->next;
        newHead->next = head;
        //节点后移
        head = next;
    }
    return newHead->next;
}
方法2
原地直接反转
- 先记录当前节点的后继节点,以便节点后移
- 当前节点指向其前驱节点
- 前驱节点后移
- 当前节点后移
- prev即为反转后新的头

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* next = NULL;
    struct ListNode* prev = NULL;
    struct ListNode* cur = head;
    while(cur)
    {
        next = cur->next;
        cur->next = prev;
        prev = cur;
        cur = next;
    }
    return prev;
}
5.分割链表

 思路:
- 给定两个新的链表,一个放小于X的元素,一个放大于X的元素
- 元素尾插至新链表
- 将两个新链表相连

struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x){
    struct ListNode* minHead = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    struct ListNode* maxHead = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    struct ListNode* minTail = minHead;
    struct ListNode* maxTail = maxHead;
    struct ListNode* cur = head;
    while(cur)
    {
        if(cur->val < x)
        {
            minTail->next = cur;
            minTail = minTail->next;
        }
        else
        {
            maxTail->next = cur;
            maxTail = maxTail->next;
        }
        cur = cur->next;
    }
    //防止成环
    maxTail->next = NULL;
    minTail->next = maxHead->next;
    struct ListNode* ret = minHead->next;
    free(minHead);
    free(maxHead);
    return ret;
}
6.链表中的倒数第k个节点

方法1:
思路:倒数第k就是正数第n-k+1个(n为链表长度)
 特殊情况:
- k应该小于链表长度
- k不能为0
- 链表不能为空
struct ListNode* FindKthToTail(struct ListNode* pListHead, int k) {
    struct ListNode* cur = pListHead;
    int len = 0;
    //求链表的长度
    while (cur)
    {
        len++;
        cur = cur->next;
    }
    //特殊情况判断
    //1.k不能大于链表长度
    //2.k不能为0
    //3.链表不为空
    if (k > len || k == 0 || pListHead == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    //倒数第k个就是正数第n-k+1个
    int n = 1;
    len = len - k + 1;
    cur = pListHead;
    while (n != len)
    {
        n++;
        cur = cur->next;
    }
    return cur;
}
方法2:
快慢指针:快指针先走k步,然后快慢一起走
 
struct ListNode* FindKthToTail(struct ListNode* pListHead, int k ) {
    struct ListNode* fast = pListHead;
    struct ListNode* slow = pListHead;
    //快指针先走k步
    while(k--)
    {
        //fast不能走出链表(k符合)
        if(fast)
        {
            fast = fast->next;
        }
        else 
        {
            return NULL;
        }
    }
    while(fast)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }
    return slow;
}
7.环形链表的约瑟夫问题

 解题思路:
- 构建环形链表,给每个节点编号
- 逢m就删除节点,再从新报数

typedef struct ListNode  ListNode;
//创建节点
ListNode* CreatNode(int x)
{
    ListNode* newnode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode));
    newnode->val = x;
    newnode->next = NULL;
    return newnode;
}
//构建环
ListNode* CreatCircle(int n)
{
    ListNode* head = CreatNode(1);
    ListNode* tail = head;
    //连续创建节点
    for(int i=2; i<=n; i++)
    {
        ListNode* newnode = CreatNode(i);
        //连接节点
        tail->next = newnode;
        tail = tail->next;
    }
    //成环
    tail->next = head;
    //返回尾节点的目的是:防止第一个元素就是要删除的元素
    return tail;
}
int ysf(int n, int m ) {
    ListNode* prev = CreatCircle(n);
    ListNode* cur = prev->next;
    int count = 1;
    //有多个节点继续报数,直到剩下一个节点
    while(cur->next != cur)
    {
        //逢m就删除
        if(count == m)
        {
            prev->next = cur->next;
            free(cur);
            cur = prev->next;
            count = 1;
        }
        else 
        {
            prev = cur;
            cur = cur->next;
            count++;
        }
    }
    return cur->val;
}
8.链表的回文结构

 思路:从链表的中间节点逆置后半段,然后比较前半段与后半段是否相等。
- 快慢指针找链表的中间节点
- 从中间节点反转单链表
- 节点比较

 
	//找中间节点
    ListNode* FindMid(ListNode* A)
    {
        ListNode* fast = A;
        ListNode* slow = A;
        while(fast && fast->next)
        {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
        }
        return slow;   
    }
	//反转
    ListNode* Reverse(ListNode* mid)
    {
        ListNode* cur = mid;
        ListNode* prev = NULL;
        ListNode* next = NULL;
        while(cur)
        {
            next = cur->next;
            cur->next = prev;
            prev = cur;
            cur = next;
        }
        return prev;
    }
    bool chkPalindrome(ListNode* A) {
        ListNode* mid = FindMid(A);
        ListNode* midhead = Reverse(mid);
        while(midhead)
        {
            if(A->val == midhead->val)
            {
                A = A->next;
                midhead = midhead->next;
            }
            else 
            {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
9.相交链表

方法1
将链表A中的每一个节点与链表B中的每一个节点比较,看是否相等。
- 若相等,则返回相等的节点
- 若所有节点都不相等,则链表不相交。
struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {
    struct ListNode* curA = headA;
    struct ListNode* curB = headB;
    while(curA)
    {
        curB = headB;
        while(curB)
        {
            //若节点相等,直接返回相等节点
            if(curA == curB)
            {
                return curA;
            }
            curB = curB->next;
        }
        curA = curA->next;
    }
    //A中每一个节点都与B比较完毕,仍无交点
    return NULL;
}
方法2:
分别计算两链表长度,长的先走长度差步,然后再一起走,判断是否相等。
- 再求链表长度的同时,若两链表的最后一个节点相等,则二者一定相交
struct ListNode* getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {
    struct ListNode* curA = headA;
    struct ListNode* curB = headB;
    int lenA = 0;
    int lenB = 0;
    //先计算链表各自的长度,都少计算一个
    while(curA->next)
    {
        lenA++;
        curA = curA->next;
    }
    while(curB->next)
    {
        lenB++;
        curB = curB->next;
    }
    //若不相交,直接返回空
    if(curA != curB)
    {
        return NULL;
    }
    //算长度差
    int  gap = abs(lenA - lenB);
    struct ListNode* longList = headA;
    struct ListNode* shortList = headB;
    if(lenA < lenB)
    {
        longList = headB;
        shortList = headA;
    }
    //长的先走长度差步
    while(gap--)
    {
        longList = longList->next;
    }
    //同时走,找交点
    while(longList && shortList)
    {
        if(longList == shortList)
        {
            return shortList;
        }
        longList = longList->next;
        shortList = shortList->next;
    }
    return NULL;
}
10.环形链表

 思路:快慢指针。
- 一个指针一次走一步,一个指针一次走两步
- 若快指针走到了空,则不带环
- 若快指针与慢指针相遇,则带环
bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode * fast = head;
    struct ListNode * slow = head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if(slow == fast)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}
为什么这样可以呢?
 
为什么不是一个走1步一个走3步?一个走1步一个走4步?一个走1步一个走6步?…

 
若N为奇数,C-1也为奇数则永远追不上(存在这种情况吗?)

 所以,一步两步走是最保险也是最简单的方式,不会错过。
11.环形链表Ⅱ

 思路:快慢指针,找到二者的相遇点。再使用两指针,从相遇点和链表头开始走,二者相遇点就是入环点
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if(slow == fast)
        {
            struct ListNode* meet = slow;
            while(meet != head)
            {
                meet = meet->next;
                head = head->next;
            }
            return meet;
        }
    }
    return NULL;
}
原理

12.随机链表的复制

 
 本题的难点在于random的指向难以找到
 思路:
- 在原链表每个节点的后面尾插一个新的节点
- 根据原链表,找到新链表的random指向
- 将新链表的节点与原链表分离,恢复原链表
第一步:连接新节点
 
第二步:搞清random指向
 新链表random就是原链表random的next!!!
 
 第三步:将新链表从原链表上摘下来
 
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
	struct Node* cur = head;
    //插入新节点
    while(cur)
    {
        struct Node* newnode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
        //连接新节点
        newnode->val = cur->val;
        newnode->next = cur->next;
        cur->next = newnode;
        //原链表后移
        cur = cur->next->next;
    }
    //random
    cur = head;
    while(cur)
    {
        struct Node* newnode = cur->next;
        if(cur->random == NULL)
        {
            newnode->random = NULL;
        }
        else
        {
            newnode->random = cur->random->next;
        }
        cur = cur->next->next;
    }
    //摘新链表
    struct Node* newhead = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
    newhead->next = NULL;
    newhead->random = NULL;
    struct Node* tail = newhead;
    cur = head;
    while(cur)
    {
        //尾插新链表
        struct Node* newnode = cur->next;
        tail->next = newnode;
        tail = tail->next;
        //恢复原链表
        cur->next = newnode->next;
        cur = cur->next;
    }
    return newhead->next;
}



















