《数据结构》十道链表经典面试题多种方法深度解析

⛰️一、题目解析

🏠1.删除链表中等于给定值 val 的所有节点。

🏠2.反转一个单链表。

🏠3.给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

🏠4.输出链表中倒数第k个结点。

🏠5.将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

🏠6.编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前。

🏠7.链表的回文结构。

🏠8.输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。

🏠9.给定一个链表，判断链表中是否有环。

**🏠10.给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 NULL **

🗻1.1删除链表中等于给定值 val 的所有节点（力扣）

** ⚓思路一：剔除某些值，反之，保留某些值。**

将不等于val的节点全都尾插至新的链表中，然后返回新的头节点。

细节：

新的链表尾指针需指向空

否则遇到1->2->3->6->5->8->6 val=6。这种情况会有问题。

因为tail的最后的指向是8，而8指向6，6指向空。

最后的错误输出是1->2->3->5->8->6。

解决：在cur退出循环的时候，将tail->next=NULL。但要保证前题tail不为空。

代码：

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val)
{
    struct ListNode* newhead=NULL;
    struct ListNode* newtail=NULL;
    struct ListNode* cur=head;
    while(cur)
    {
        if(cur->val!=val)
        {
            //将节点尾插至新链表
            if(newhead==NULL)
            {
                newhead=newtail=cur;
            }
            else
            {
                newtail->next=cur;
                newtail=cur;
            }
        }
        cur=cur->next;
        if(cur==NULL)
        {
            if(newtail)
                newtail->next=NULL;
        }
    }
    return newhead;
}

⚓思路二：在原链表中操作，找到等于val值的节点，在删除它，这种删除就是把它前一个指针的指向后一个节点的地址。

图解：

** 细节：**

当要删除的节点为头节点时，prev==NULL。

struct ListNode temp=cur;*

cur=cur->next;

prev->next=cur;（对空指针解引用，发生错误）。

free(temp);

解决：

分情况讨论，当要删除的节点是头节点时。执行以下操作。

** cur=cur->next;**

** free(newhead);**

newhead=cur;

代码：

typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val)
{
    if(head==NULL)
    {
        return head;
    }
    struct ListNode* prev=NULL;
    struct ListNode* newhead=head;
    struct ListNode* cur=head;
    while(cur)
    {
        if(cur->val==val)
        {
            if(cur==newhead)
            {
                cur=cur->next;
                free(newhead);
                newhead=cur;
            }
            else
            {
                struct ListNode* temp=cur;
                cur=cur->next;
                prev->next=cur;
                free(temp);
            }
        }
        else
        {
            prev=cur;
            cur=cur->next;
        }
    }
    return newhead;
}

🗻1.2反转一个单链表。（力扣）

** ⚓思路一：**

三指针法：前指针中指针后指针

翻转部分：中指针指向前指针

迭代部分：前指针=中指针；中指针=后指针；后指针=后指针->next。

图解：

细节：

最后循环的结束条件是n2==NULL。当n2是最后一个节点的地址时，n3是为空的。迭代部分将n3赋值给n2，此时再进行n3=n3->next显然是不合适的。

解决：
        if(n3)
        n3=n3->next;

代码：

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
    if(head==NULL)
    {
        return head;
    }
    struct ListNode* n1=NULL;
    struct ListNode* n2=head;
    struct ListNode* n3=head->next;
    while(n2)
    {
        //翻转部分
        n2->next=n1;
        //迭代部分
        n1=n2;
        n2=n3;
        if(n3)
        n3=n3->next;
    }
    return n1;
}

⚓思路二：

头插法：将原链表的节点头插至新链表，新链表初始为空。

图解：

代码：

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
    struct ListNode* cur = head;
    struct ListNode* newhead = NULL;
    while(cur)
    {
        struct ListNode* next = cur->next;
        cur->next = newhead;
        newhead = cur;
        cur = next; 
    }
    return newhead;
}

🗻1.3给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。（力扣）

⚓思路一：

快慢指针：一个快指针（fast），一个慢指针(slow)。初始状态它们都指向空，快指针一次走两步，慢指针一次走一步。当节点数为偶数时，快指针走到NULL时，slow就是中间节点，当节点数为奇数时，快指针走到最后一个节点时，slow就是中间节点。

图解：

代码：

struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{
    if(head==NULL)
    {
        return head;
    }
    struct ListNode* fast=head;
    struct ListNode* slow=head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
    }
    return slow;
}

** ⚓思路二：**

求总链表长度，取一个cur指针，它初始指向head，走总链表长度/2的步数即到达中间节点。

🗻1.4输出链表中倒数第k个结点。

** ⚓思路一：**

快慢指针：一个快指针（fast），一个慢指针（slow），起初它们都指向head。先让fast走k步，此时它们之间的距离就是k，在同时让快指针走一步，慢指针走一步，当快指针走到NULL时，slow即为倒数第k个节点。

细节：

当输入的k大于节点个数时，会出现fast越界的问题。

解决：

在fast移动之前判断fast是否为空，如果为空则返回NULL，不为空就向后移动。

代码：

struct ListNode* FindKthToTail(struct ListNode* pListHead, int k ) 
{
    if(pListHead==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    struct ListNode* prev=pListHead;
    struct ListNode* cur=pListHead;
    while(k--)
    {
        if(cur)
            cur=cur->next;
        else
        {
            return NULL;
        }
    }
    while(cur)
    {
        cur=cur->next;
        prev=prev->next;
    }
    return prev;
}

🗻1.5将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

** ⚓思路一：**

归并思想：取一个初始为空的新链表，比较指向list1和指向list2的节点值，小的先放入新链表，放完之后，小的节点指针向后移动。当有一个指针为空时，就将另一个链表直接连接至新链表。

代码：

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
{
    if(list1==NULL)
    {
        return list2;
    }
    if(list2==NULL)
    {
        return list1;
    }
    struct ListNode* cur1=list1;
    struct ListNode* cur2=list2;
    struct ListNode* newhead=(struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    struct ListNode* tail=newhead;
    while(cur1 && cur2)
    {
        if(cur1->val>cur2->val)
        {
            tail->next=cur2;
            tail=cur2;
            cur2=cur2->next;
        }
        else
        {
            tail->next=cur1;
            tail=cur1;
            cur1=cur1->next;
        }
    }
    if(cur1)
    {
        tail->next=cur1;
    }
    else
    {
        tail->next=cur2;
    }
    return newhead->next;
}

🗻1.6编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前。

⚓思路一：

取新链表less和新链表greater，它们初始都为空。然后用指针cur遍历一遍原链表，小于x的节点放入less链表中，大于x的放入greater链表中，最后再将less和greater连接起来，返回less的头指针。

细节：

小于x的节点放less链表中，不要写成小于等于x的节点放入less链表中。

当less为空时，返回greater的头指针。

当less不为空时，less最后的节点要指向greater的头节点。并且将greater最后节点的指针指向空。因为greater最后的指向可能指向less的某个节点，连接less和greater的时候就会形成环。

图解：

代码：

class Partition {
public:
    ListNode* partition(ListNode* pHead, int x) 
    {
        ListNode* less=NULL;
        ListNode* lesstail=NULL;
        ListNode* greater=NULL;
        ListNode* greatertail=NULL;
        ListNode* cur=pHead;
        while(cur)
        {
            if(cur->val<x)
            {
                if(less==NULL)
                {
                    less=lesstail=cur;
                }
                else
                {
                    lesstail->next=cur;
                    lesstail=cur;
                }
            }
            else
            {
                if(greater==NULL)
                {
                    greater=greatertail=cur;
                }
                else
                {
                    greatertail->next=cur;
                    greatertail=cur;
                }
            }
            cur=cur->next;
        }
        if(less)
        {
            lesstail->next=greater;
            if(greatertail)
            {
                greatertail->next=NULL;
            }
            return less;
        }
        else
        {
            return greater;
        }
    }
};

🗻1.7 链表的回文结构

什么是回文结构？就是正着读和反着读没区别，即对称的图形。

比如1->2->3->2->1。该结构就是回文结构。

⚓思路一：

找中间节点，然后翻转中间节点至最后节点组成的链表

图解：

** 如果head1链表和head2链表一致则说明该链表是回文结构。**

结束条件是：head2==NULL。

偶数个节点情况：

** 与奇数个链表的情况结束条件一致。**

代码：

class PalindromeList {
public:
    bool chkPalindrome(ListNode* A) 
    {
        //找中间节点
        ListNode* slow=A;
        ListNode* fast=A;
        ListNode* mid=NULL;
        ListNode* head1=A;
        ListNode* head2=NULL;
        while(fast && fast->next)
        {
            slow=slow->next;
            fast=fast->next->next;
        }
        mid = slow;
        //逆置mid-NULL各节点(核心)
        ListNode* n1=NULL;
        ListNode* n2=mid;
        ListNode* n3=mid->next;
        while(n2)
        {
            n2->next=n1;
            n1=n2;
            n2=n3;
            if(n3)
                n3=n3->next;
        }
        head2=n1;
        //判断是否回文
        while(head2)
        {
            if(head1->val != head2->val)
            {
                return false;
            }
            head1=head1->next;
            head2=head2->next;
        }
        return true;
    }
};

🗻1.8输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。

** ⚓思路一：**

先判断是否存在交点，判断方法如下：

当A和B有相同的尾节点，则说明A和B有交点。

当存在交点时，让长的链表（图B）先走A和B链表长度的差距步，然后让A和B同时走，直到指针A等于指针B，此时指针A就是交点的地址。

图解：

先让headB走差距步，即走1步。

** 让headA和heaB同时走，直到headA等于headB，此时headA就是交点的地址。**

代码：

 typedef  struct ListNode ListNode;
struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) 
{
    ListNode* list1_tail=headA;
    ListNode* list2_tail=headB;
    ListNode* greater=headA;
    ListNode* less=headB;
    int lenA=1;
    int lenB=1;
    //判断是否有交点的核心思想:尾部节点的地址一致。
    while(list1_tail->next)
    {
        list1_tail=list1_tail->next;
        lenA++;
    }
    while(list2_tail->next)
    {
        list2_tail=list2_tail->next;
        lenB++;
    }
    if(list1_tail!=list2_tail)
    {
        return NULL;
    }
    //找交点
    int gap=abs(lenA-lenB);
    if(lenA<lenB)
    {
        greater=headB;
        less=headA;
    }
    while(gap--)
    {
        greater=greater->next;
    }
    while(greater && less)
    {
        if(greater == less)
        {
            return less;
        }
        greater=greater->next;
        less=less->next;
    }
    return NULL;
}

🗻1.9给定一个链表，判断链表中是否有环。

** ⚓思路一：**

快慢指针：定义两个指针，一个快指针（fast）,一个慢指针（slow），初始它们都指向头节点，快指针一次走两步，慢指针一次走一步，如果有环，则快指针必定与慢指针在环的某个节点处相遇。无环，则它们绝对不会相遇。

细节：
 while(fast && fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            return true;
        }
    }
能这样写吗？

不能，因为初始值slow和fast是相等的，直接就return true了。

正确写法：
 while(fast && fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            return true;
        }
    }  
讨论：

如果fast一次走两步，slow一次走一步，它们一次会相遇吗？

如果fast一次走3步，slow一次走1步，它们一次会相遇吗？

如果fast一次走4步，slow一次走一步，它们一次会相遇吗？

代妈：

 typedef struct ListNode ListNode;
bool hasCycle(struct ListNode *head) 
{
    ListNode* slow=head;
    ListNode* fast=head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            return true;
        }
    }    
    return false;
}

🗻1.10给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 NULL

** ⚓思路一：**

先判断是否有环，使用快慢指针的方法。

如果有环，则记录快指针和慢指针相遇的节点地址。

** 假设在值为4的位置快慢指针相遇，我们让mee指向相遇点。**

此时我们做如下操作：

newhead=meet->next（让newhead指向值为5的这一节点）。

然后mee->next=NULL。（让meet指向空）。

此时图转化为：

** 我们调整一下图**

** 我们要找的环入口就是head和newhead两链表的相交点。**

与题1.8解法一致。

代码：

 typedef struct ListNode ListNode;
 struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) 
{
    ListNode* list1_tail=headA;
    ListNode* list2_tail=headB;
    ListNode* greater=headA;
    ListNode* less=headB;
    int lenA=1;
    int lenB=1;
    //判断是否有交点的核心思想:尾部节点的地址一致。
    while(list1_tail->next)
    {
        list1_tail=list1_tail->next;
        lenA++;
    }
    while(list2_tail->next)
    {
        list2_tail=list2_tail->next;
        lenB++;
    }
    if(list1_tail!=list2_tail)
    {
        return NULL;
    }
    //找交点
    int gap=abs(lenA-lenB);
    if(lenA<lenB)
    {
        greater=headB;
        less=headA;
    }
    while(gap--)
    {
        greater=greater->next;
    }
    while(greater && less)
    {
        if(greater == less)
        {
            return less;
        }
        greater=greater->next;
        less=less->next;
    }
    return NULL;
}
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) 
{
    ListNode* slow=head;
    ListNode* fast=head;
    ListNode* meet=NULL;
    ListNode* head1=head;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            meet=fast;
            //找交点，即链表head1和链表head2的公共节点。
            ListNode* head2=meet->next;
            meet->next=NULL;
            return getIntersectionNode(head1,head2);
        }
    }
    return NULL;
}

⚓思路二：

数学推理法：与思路一相同，先用快慢指针判断是否出现环，如果无环，直接返回NULL，如果有环，则记录快慢指针的相遇点。

设从头节点到环的入口点的步数为L，环的长度为C。

假设环入口点走x步快慢指针相遇了。

可得出：

慢指针走的路程为：L+X。

快指针走的路程为：L+X+C*N（其中N代表圈数，N>=1）。

快指针路程是慢指针路程的两倍

所以：L+X+CN=2(L+X)。

化简得：L=C*N-X

** L=C*(N-1)+C-X。**

因此我们只需要让一个指针从head走，另一个指针从meet走，当两指针相等时，它们就指向环的入口点。

代码：

 typedef struct ListNode ListNode;
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) 
{
    ListNode* slow=head;
    ListNode* fast=head;
    ListNode* cross_point=NULL;
    while(fast && fast->next)
    {
        slow=slow->next;
        fast=fast->next->next;
        if(slow==fast)
        {
            cross_point=slow;
            while(cross_point!=head)
            {
                head=head->next;
                cross_point=cross_point->next;
            }
             return cross_point;
        }
    }
    return NULL;
}

标签：数据结构链表算法

本文转载自: https://blog.csdn.net/m0_62171658/article/details/123602904
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《数据结构》十道链表经典面试题多种方法深度解析

⛰️一、题目解析

🗻1.1删除链表中等于给定值 val 的所有节点（力扣）

🗻1.2反转一个单链表。（力扣）

🗻1.3给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。（力扣）

🗻1.4输出链表中倒数第k个结点。

🗻1.5将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

🗻1.6编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前。

🗻1.7 链表的回文结构

🗻1.8输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。

🗻1.9给定一个链表，判断链表中是否有环。

🗻1.10给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 NULL

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《数据结构》十道链表经典面试题多种方法深度解析

⛰️一、题目解析

🗻1.1删除链表中等于给定值 val 的所有节点（力扣）

🗻1.2反转一个单链表。（力扣）

🗻1.3给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个 中间结点。（力扣）

🗻1.4输出链表中倒数第k个结点。

🗻1.5将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

🗻1.6编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前 。

🗻1.7 链表的回文结构

🗻1.8输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。

🗻1.9给定一个链表，判断链表中是否有环。

🗻1.10给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 NULL

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🗻1.3给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。（力扣）

🗻1.6编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前。

🗻1.10给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 NULL