Leetcode刷题笔记之链表篇面试题 02.04. 分割链表

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前言

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题目内容

给你一个链表的头节点 head 和一个特定值x,请你对链表进行分隔,使得所有 小于 x的节点都出现在 大于或等于 x的节点之前。

需要 保留 每个分区中各节点的初始相对位置


原题链接(点击跳转)

贪吃蛇玩法

总体而言,要想实现分割链表的目的有两种大的思路。一种是不创建新的链表,直接在原链表上面进行相应的操作。另一种是创建一个新的链表,将原来的链表挪到新链表中,同时达到想要的效果。

我们先来学习第一种思路,也不创建新的链表,直接在原链表上面进行操作。
对于链表相关的OJ题目,尤其是单链表题目,一定要考虑链表为空和仅有一个结点这两种特殊场景。本题中我们先判断链表是否为空,若为空,直接返回原链表头节点head。(这样可以简化后续思考和编写代码的难度)

if(head == NULL || head->next == NULL)
       return head;

接下来,我们就只需考虑链表至少有两个结点的情况。通过先遍历一遍链表,找到链表的尾节点tail,然后再重新遍历一遍链表,将val值大于等于k的结点尾插到tail后面即可。

    //找尾
    struct ListNode* tail = head;
    while(tail->next)
        tail = tail->next;
    


在画图分析的过程中,我们可以发现,如果cur重新遍历链表将前面大于等于k的结点尾插到tail后面,那么整个过程终止的条件是什么?是cur走到链表结尾,也就是while(cur != NULL)吗?但是问题是cur真的可以走到链表的结尾吗?继续往下走我们会发现好像进入了死循环了,永远都不会满足while终止的条件。

为了解决这个问题,我们需要一个标记点mark,来帮助我们确定停止的位置,我们想要的是cur遍历一遍链表,而不是死循环(就像是贪吃蛇一样,一直吃,吃到尾巴就结束了)。所以在一开始找到尾节点tail后,应该把这个位置标记起来,帮助我们确定while循环终止的条件。

通过图解分析,我们可以确定,当cur到达mark点时就停止了,不管mark点处的val值是否小于k,该点的位置都不需要变动。

完整代码
//在原链表上操作
struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x)
    if(head == NULL || head->next == NULL)
       return head;
    //找尾
    struct ListNode* tail = head;
    while(tail->next)
        tail = tail->next;
    
    //从头遍历将val >= x的结点尾插到tail后面
    struct ListNode *prev = NULL,*cur = head,*mark = tail;
    while(cur != mark)
        struct ListNode* next = cur->next;
        if(cur->val >= x)
            if(cur == head)
                head = next;
            cur->next = tail->next;
            tail->next = cur;
            tail = tail->next;
            if(prev)
                prev->next = next;
        
        else
            prev = cur;
        
        cur = next;
    
    return head;


尾插合并法
除了在原链表上直接操作外,我们还可以通过新建链表来实现分割链表的功能。

具体思路是:将原链表中val小于k的结点尾插到新链表newhead中。这样遍历一遍原链表后,val小于k的结点就全部到新链表newhead了,剩下的结点都是val大于等于k的,直接将剩下的结点全部尾插到新链表newhead中即可。

算法图解

函数实现
struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x)
    struct ListNode *cur = head,*prev = NULL;
    struct ListNode *newhead,*tail;
    newhead = tail = NULL;
    while(cur)
        struct ListNode* next = cur->next;
        if(cur->val < x)
            if(cur == head)
                head = next;
            
            if(tail == NULL)
                cur->next = tail;
                newhead = tail = cur;
            
            else
                cur->next = tail->next;
                tail->next = cur;
                tail = tail->next;
            
            if(prev)
                prev->next = next;
            
        
        else
            prev = cur;
        cur = next;
    
    //合并两个链表
    if(tail)
      tail->next = head;
    else
       newhead = head;
    return newhead;

代码优化

为了简化函数内部的判断逻辑,我们可以使用带哨兵位的头节点guard来优化以上代码。要注意使用完哨兵位头节点后,对其进行释放,避免内存泄漏!

struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x)
    struct ListNode *cur = head,*prev = NULL;
    struct ListNode* guard = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    guard->next = NULL;
    struct ListNode *newhead,*tail;
    newhead = tail = guard;//新链表直接指向哨兵位
    while(cur)
        struct ListNode* next = cur->next;
        if(cur->val < x)
            if(cur == head)
                head = next;
            
            cur->next = tail->next;
            tail->next = cur;
            tail = tail->next;
            if(prev)
                prev->next = next;
            
        
        else
            prev = cur;
        cur = next;
    
    //合并两个链表
    tail->next = head;
    newhead = newhead->next;
    free(guard);//释放哨兵位
    return newhead;

以上是关于Leetcode刷题笔记之链表篇面试题 02.04. 分割链表的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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