重学数据结构篇2 下链表代码练习

Posted 2021-08-01 adventure.Li

一、准备工作

为方便代码分享，便于有需要的朋友查看。我将练习代码放在了github上面，传送门。
关于GitHub：之前只知道GitHub可以去嫖别人优秀的代码，自己之前上传代码也是直接网站拖拽。在昨天看了软件工程关于团队合作之后，才发现控制版本的必要性，于是刚开始学习编程的同学，建议将非盈利的一些代码可以分享到github上面，也记录自己的提交和修改代码的过程。而版本控主要有CVS(收费最开始）、SVN、GIT（开源）。git的使用

IDEA进行配置集成git，也十分方面。

二、代码练习

1. 基本操作

链表的关键算法主要是删除算法、插入算法以及逆置算法，而其中逆置是最为常考（剑指Offer里面也出现不少），因此需要重点掌握其 头插法、递归与迭代、栈等办法解决逆置。

package nju.base.chapter2.base;

import java.util.Scanner;

/**
 * @AUTHOR LYF
 * @DATE 2021/7/4
 * @VERSION 1.0
 * @DESC
 * 链表基本操作
 */
public class LinkList {
    ListNode head=new ListNode();

    // 头插法创建
    void createList(){

        Scanner scan =new Scanner(System.in);
        int val;
        while((val=scan.nextInt())!=-1){
            ListNode newNode = new ListNode(val,null);
            newNode.next = head.next;
            head.next = newNode;
        }
    }

    // 尾插入创建
    void creatListRail(){
        Scanner scan =new Scanner(System.in);
        int val;
        ListNode rail = head;// 需要.next进行连接起来,不能直接rail=head.next 再等于这样，因为为连接起来
        while((val=scan.nextInt())!=-1){
           rail.next = new ListNode(val,null);
           rail = rail.next;
        }
    }


    // 插入节点

    /**
     * 插入思路：
     * 先插入该节点的Next节点，在该点的next指向该节点
     * @param val
     * @param pos
     */
    void insertNode(int val,int pos){// 在第pos+1个节点之前加入
        //LinkNode p = head;
        ListNode p = head;
        int i=0;
        while(i!=pos&&p!=null)
            p=p.next;// 移动该位子

        ListNode newNode = new ListNode(val,null);
        newNode.next = p.next;
        p.next = newNode;
    }
    // 删除指定位置
    int removeIndexOf(int pos){// 0对应第一个节点
        ListNode p = head;
        int i=0;
        while(i!=pos&&p!=null)
            p=p.next;// 移动该位子
        if(p.next==null)
            return -1;// 非法
        p.next = p.next.next;
        return 1;
    }

    // 删除指定元素(指针需要在被删元素的上一个才方便删除
    // 思路记录i确定位子调用removeIndexOf(),或者寻找next等于val
    int removeElementOf(int val){
        ListNode p = head;
        while(p.next!=null&&p.next.data!=val)
            p=p.next;

        if(p.next==null){
            //找不到
            return -1;
        }else{
            p.next=p.next.next;
            return 1;
        }
    }

    // 链表逆置（顺序表（数组）逆置，采用双指针）
    // 指针遍历+头插法 时间复杂度 O(n)
    // 单指针只是构造相同值？
    void reserve(){
        ListNode p=head.next;
        head.next = null;// 值空！！，末尾节点才能为空否则会接上原链表
        while(p!=null){
            ListNode newNode = new ListNode(p.data,null);
            newNode.next = head.next;
            head.next = newNode;
            p=p.next;//指针下移
        }
    }

    void reserve2(){// 理解Java的引用
        ListNode p=head.next;
        while(p!=null){
            ListNode newNode = p;// 同一个？？会导致死循环，区别C++的指针概念
            p=p.next;//指针下移
            newNode.next = head.next;
            head.next = newNode;
        }
    }

    // 迭代逆置(将头节点也反转了）
    void reserve3(){
        ListNode cur = head.next;
        ListNode pre = null;

        while (cur!=null){
            ListNode tmp = cur.next;
            cur.next=pre;//逆置过来了
            pre = cur;
            cur = tmp;//进行迭代递进，依次向前移一个
        }
        ListNode newHead = new ListNode(0,null);
        newHead.next = pre;
        head = newHead;
    }

    //https://blog.csdn.net/a740169405/article/details/50682306?locationNum=9&fps=1
    ListNode reserve4(ListNode head1){
        if(head1==null||head1.next==null)
            return head1;
        else
        {
            // 逆置除头结点外的链表
            ListNode rList = reserve4(head1.next);
            //
            head1.next.next = head1;
            head1.next=null;
            return rList;
        }
    }

    void outPut(ListNode list){
        ListNode p = list;
        while(p!=null){
            System.out.println(p.data);
            p=p.next;
        }
    }

    void outPut(){
        ListNode p = head.next;
        while(p!=null){
            System.out.println(p.data);
            p=p.next;
        }
    }
}

2. 剑指Offer相关练习

LeetCode 剑指Offer练习

• 1.从尾到头打印链表
• 2.O(1)时间删除链表节点
• 3.求链表中倒数第K个节点
• 4.反转链表
• 5.合并两个有序链表
• 6.复杂链表的复制
• 7.二叉树转双向链表
• 8.两个链表第一个公共节点
• 9.链表中环的入口节点

（1）从尾到头打印链表

思路：其实就是逆置问题，十分简单; 采用栈或者ArrayList进行遍历链表存储 ，然后逆置存入数组即可。
时间优化，可以先计算出长度，声明数组，然后遍历链表时存入数据。代码如下

    public int[] reversePrint(ListNode head) {
          ListNode p = head;
          Stack<Integer> stack = new Stack<>();
          while(p!=null){
             stack.push(p.val);
             p=p.next;
          }
          int[] arr = new int[stack.size()];
          int i=0;
          while(!stack.isEmpty()){
             arr[i++]=stack.peek();
             stack.pop();
          }
          return arr;
    }

 public static int[] reversePrint(ListNode head) {
        // 计算链表长度
        int len = getLength(head);
        // 创建一个长度为len的数组
        int[] ans = new int[len];

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            ans[len-i-1] = head.val;
            head = head.next;
        }
        return ans;
    }

    public static int getLength(ListNode head){
        int length = 0;

        while (head != null){
            length ++ ;
            head = head.next;
        }

        return length;
    }

（2）删除链表节点

思路：寻找到删除节点，然后修改next指向即可。

 public ListNode deleteNode(ListNode head, int val) {
           if(head.val==val){
               return head.next;
           }else{
               ListNode p = head;
               while(p.next!=null&&p.next.val!=val)
                  p=p.next;

               p.next=p.next.next;
               return head;   
           }
    }

. O(1)时间删除链表节点 题目描述：给定单向链表的头指针和一个节点指针，在 O(1)时间复杂度内删除该 节点。
思路：将要删除节点的下一个节点的值赋给要删除的节点，然后指向下下一个节 点代码实现：

 public void deleteNode(ListNode head, ListNode deListNode) { 
    
    if (deListNode == null || head == null) 
                      return; 
   if (head == deListNode) { 
   head = null; } else { // 若删除节点是末尾节点，往后移一个
  
  if (deListNode.nextNode == null) {
    ListNode pointListNode = head; 
  while (pointListNode.nextNode.nextNode != null) { 
  pointListNode = pointListNode.nextNode; 
  }
  pointListNode.nextNode = null;
   } 
  else { 
  deListNode.data = deListNode.nextNode.data; 
  deListNode.nextNode = deListNode.nextNode.nextNode; 
  }
   }
    }

（3）求链表中倒数第K个节点

思路：
法1：采用ArrayList存储节点，遍历一次即可，但是由于集合查询size()以及add()花费时间较多，时间复杂度只能达到超过19左右

    List<ListNode> list=new  ArrayList<>();
      ListNode p = head;
      while(p!=null){
          list.add(p);
          p=p.next;
      }
      return list.get(list.size()-k);

法2：先计算链表长度，再次遍历找到该节点返回。（时间复杂度100%）

  int len=0;
         ListNode p = head;
         while(p!=null){
             len++;
             p=p.next;
         }

         int i=0;
         p=head;
         while(i++<len-k){
             p=p.next;
         }
         return p;

（4）反转链表

头插法：

   ListNode head1 = new ListNode(0);
        ListNode p = head;
        while(p!=null){
            ListNode tmp = new ListNode(p.val);
            tmp.next = head1.next;
            head1.next=tmp;
            p=p.next;
        }
        return head1.next;

迭代：迭代可能比较难理解，建议动手画一画（从第0,1，2这样小规模去推算，或者IDE调试也可以。）

        // 法2，迭代
        ListNode cur =head;
        ListNode pre = null;
        while(cur!=null){
            ListNode tmp = cur.next;
            cur.next=pre;
            pre = cur;
            cur=tmp;
        }
        return pre;

(5) 有序链表合并

思路：比较判断，小的值优先插入，构造新的链表。

public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
          ListNode c= new ListNode(0);
          ListNode p0=c;
          ListNode p1=l1,p2=l2;
          while(l1!=null||l2!=null){
              if(l1!=null&&l2!=null)
               {// 都非空，进行插入
                  if(l1.val<l2.val){
                     p0.next=new ListNode(l1.val);
                     l1=l1.next;
                  }else{
                     p0.next=new ListNode(l2.val);
                     l2=l2.next; 
                  }
                      p0=p0.next;
               }else if(l1!=null){
                   p0.next =l1;
                   return c.next;
               }else{
                   p0.next=l2;
                   return c.next;
               }
          }
          return c.next;
    }

(6) 两个链表的第一个公共节点

思路，将其放在同一起点进行开始遍历，直到相同则返回。

 public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
         // 思路都计算各自长度，从相同起点开始遍历。
         int lenA=getLen(headA),lenB=getLen(headB);
         ListNode p1=headA,p2=headB;
        if(lenA>lenB){
                int i=0;
                while(i++<lenA-lenB){
                    p1=p1.next;
                }
         }else if(lenB>lenA){
                int i=0;
                while(i++<lenB-lenA){
                    p2=p2.next;
                }
         }

                while(p1!=p2){
                    p1=p1.next;
                    p2=p2.next;
                }
                return p1;

    }
    int getLen(ListNode list){
        int len =0;
        ListNode p = list;
        while(p!=null){
            p=p.next;
            len++;
        }
        return len;
    }