链表中倒数最后k个结点

描述

输入一个长度为 n 的链表，设链表中的元素的值为 ai ，返回该链表中倒数第k个节点。

如果该链表长度小于k，请返回一个长度为 0 的链表。

数据范围： $0≤n≤10^5$ ， $0≤a_i≤10^9$ ， $0≤k≤10^9$

要求：空间复杂度 $O (n)$ ，时间复杂度 $O (n)$

进阶：空间复杂度 $O (1)$ ，时间复杂度 $O (n)$

例如输入{1,2,3,4,5},2时，对应的链表结构如下图所示：

其中蓝色部分为该链表的最后2个结点，所以返回倒数第2个结点（也即结点值为4的结点）即可，系统会打印后面所有的节点来比较。

示例1

输入：

{1,2,3,4,5},2

返回值：

{4,5}

说明：

返回倒数第2个节点4，系统会打印后面所有的节点来比较。

示例2

输入：

{2},8

返回值：

{}

思路

其实看到题目的基本和进阶要求就可以知道需要用什么办法了

主要思路如下：

初始化结果链表res等于题目给的pHead，并且创建变量来记录其链表长度
接着使用循环来获得链表长度
若链表长度小于k，则说明无法找到倒数第k个节点，直接返回pHead，因为此时pHead为空
若长度大于等于k，则对res链表进行len-k次遍历，就可以找到倒数第k个节点
接着返回res即可

public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) {
    // write code here
    int len = 0;
    ListNode res = pHead;
    while (pHead != null) {
        len++;
        pHead = pHead.next;
    }
    if (len < k) {
        return pHead;
    } else {
        for (int i = 0; i < len - k; i++) {
            res = res.next;
        }
    }
    return res;
}

之前我一直以为上一种方法的空间复杂度为 $O (n)$ ，因为创建了长度为len的链表res，但后面看了别人的解法才发现这种常数级指针变量，无额外辅助空间使用，所以空间复杂度为 $O (1)$

然后看了一下别人的解法，发现一个双指针的解法也很巧妙

进阶的方法需要使用两个指针，第一个指针与第二个指针的距离为k，主要思路如下：

第一个指针先遍历k次
- 如果还没遍历完k次就为空，说明其链表长度小于k，返回null
- 如果遍历完毕不为空，说明链表长度大于等于k
接着两个指针同时遍历，此时两指针之间距离为k
当第一个指针到达链表末尾时，第二个指针正好在倒数第k个节点的位置
返回第二个指针指向的节点

public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) {
    // write code here
    ListNode pre = pHead;
    ListNode res = pHead;

    for (int i = 0; i < k; i++) {
        if (pre == null) {
            return pre;
        } else {
            pre = pre.next;
        }
    }
    while (pre != null) {
        pre = pre.next;
        res = res.next;
    }
    return res;
}

完整代码

import java.util.*;

/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 *   public ListNode(int val) {
 *     this.val = val;
 *   }
 * }
 */

public class Solution {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     *
     * @param pHead ListNode类
     * @param k int整型
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) {
        // write code here
        ListNode pre = pHead;
        ListNode res = pHead;

        for (int i = 0; i < k; i++) {
            if (pre == null) {
                return pre;
            } else {
                pre = pre.next;
            }
        }
        while (pre != null) {
            pre = pre.next;
            res = res.next;
        }
        return res;
    }
}