[算法] leetcode单链表相关题目详解

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1. 203-移除链表元素

203. 移除链表元素
给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ,请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点,并返回 新的头节点 。
 

示例 1:
输入:head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出:[1,2,3,4,5]

示例 2:
输入:head = [], val = 1
输出:[]

示例 3:
输入:head = [7,7,7,7], val = 7
输出:[]
 
提示:
列表中的节点在范围 [0, 104]1 <= Node.val <= 50
0 <= k <= 50

https://leetcode-cn.com/problems/remove-linked-list-elements/description/

解法

  该题中,最简单的解法为,定义一个哨兵节点,指向整个链表,将哨兵节点作为链表的开始节点,哨兵节点的next指针指向传入链表的第一个元素,可以简化问题。

// 定义一个哨兵节点,用于指向整个链表,最后返回哨兵节点的next指针
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {
	if (NULL == head)
	{
		return NULL;
	}

	// 定义哨兵节点
	struct ListNode* pCur = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	pCur->next = head;
	head = pCur;
	
	struct ListNode* pTmp = NULL;
	while (head->next != NULL)
	{
		// 查找待删除节点
		if (head->next->val == val)
		{
			pTmp = head->next;
			head->next = head->next->next;
		}
		else
			head = head->next;
	}

	return pCur->next;
}

2. 206-反转链表

206. 反转链表
给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。

示例 1:
输入:head = [1, 2, 3, 4, 5]
输出:[5, 4, 3, 2, 1]

示例 2:
输入:head = [1, 2]
输出:[2, 1]

示例 3:
输入:head = []
输出:[]

链接:https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list

解法一

  使用三个节点,分别指向待反转节点的上一个元素,自身,下一个元素。依次对链表中的节点进行反转。
在这里插入图片描述

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) 
{
	if (NULL == head)
		return NULL;

	struct ListNode* pPre = NULL;
	struct ListNode* pCur = head;
	struct ListNode* pNext = NULL;

	while (pCur != NULL)
	{
		pNext = pCur->next;
		pCur->next = pPre;
		pPre = pCur;
		pCur = pNext;
	}

	return pPre;
}

解法二

  使用头插法反转链表,头插法先插入的元素在最后一位。大致原理为,新建一个节点用来存放逆序后的链表,从头取出原链表中的节点,依次放入新链表。

// 头插法反转链表
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
	if (NULL == head)
		return NULL;

	struct ListNode* pNewL = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
	pNewL->next = NULL;
	struct ListNode* pCur = head;	// 用来暂存head的下一个节点

	// 头插法插入节点
	while (NULL != head)
	{
		pCur = pCur->next;
		head->next = pNewL->next;
		pNewL->next = head;
		head = pCur;
	}

	return pNewL->next;
}

3. 876-链表的中间结点

给定一个头结点为 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。

示例 1:
输入:[1,2,3,4,5]
输出:此列表中的结点 3 (序列化形式:[3,4,5])
返回的结点值为 3(测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意,我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans,这样:
ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.

示例 2:
输入:[1,2,3,4,5,6]
输出:此列表中的结点 4 (序列化形式:[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点,值分别为 34,我们返回第二个结点。

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list

解法

  利用快慢指针进行中间节点的查找。
  两个节点初始位置都是链表头,快指针一次走两步,慢指针一次走一步,快指针到结尾,慢指针指向中间位置

struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) 
{
	if (head == NULL)
		return NULL;

	struct ListNode* fast = head;
	struct ListNode* slow = head;

	// 如果链表长度为偶数,那么fast走到最后一部,fast指向刚好为NULL,停止循环
	// 如果链表长度为奇数,那么fast走到最后一步,当前节点不为空,当时fast->next->next为空,会导致出错,所以要确保fast->next不为空
	while (fast != NULL && fast->next != NULL)
	{
		fast = fast->next->next;
		slow = slow->next;
	}

	return slow;
}

4. 剑指 Offer 22. 链表中倒数第k个节点

输入一个链表,输出该链表中倒数第k个节点。为了符合大多数人的习惯,本题从1开始计数,即链表的尾节点是倒数第1个节点。

例如,一个链表有 6 个节点,从头节点开始,它们的值依次是 123456。这个链表的倒数第 3 个节点是值为 4 的节点。

示例:
给定一个链表 : 1->2->3->4->5, 和 k = 2.
返回链表 4->5.

leetcode: https://leetcode-cn.com/problems/lian-biao-zhong-dao-shu-di-kge-jie-dian-lcof/

解法

  同样利用快慢指针进行求解,因为求得是倒数第k个元素,所以可以让快指针先行移动k步,然后快慢指针一起移动,当快指针移动到末尾,则慢指针指向得位置为倒数第k个元素。

// 利用双指针,两个指针同时指向头,但第一个指针向前移动 k 个位置,之后两个指针一起移动,当一个指针到达末尾,则另外一个指针指向的位置就为所求节点位置
struct ListNode* getKthFromEnd(struct ListNode* head, int k) 
{
    if (NULL == head || k <= 0)
        return NULL;

    struct ListNode* first = head;
    struct ListNode* secon = head;

    // 先移动first指针k步
    while (--k > 0)
    {
        first = first->next;
        if (first == NULL)
            return NULL;
    }

    // 同时移动两指针,当first到达末尾,则secon为所求节点
    while (NULL != first->next)
    {
        first = first->next;
        secon = secon->next;
    }

    return secon;
}

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