链表相关的leetcode重要题目

Posted 2022-01-04 gcheeze

Leetcode 92：反转链表II

解决这道题需要三个步骤：

1. 找到需要反转的第一个节点。可以通过头节点前进m-1步，找到反转开始的位置。
2. 将需要反转的部分进行反转。参考Leetcode 206：反转链表。
3. 将反转部分与剩余部分进行链接。其中分为两种情况，m=1与m>1。当m=1时，仅需要将反转部分反转前的头节点的next指向反转部分反转前尾节点的后继，新链表的头节点为反转部分反转前的尾节点。当m>1时，还需要将反转部分反转前头节点的前驱的next指向反转部分反转前的末节点，新链表的头节点仍为原链表的头节点。假设m=2，n=4，其中有以下几个关键节点：
   

class Solution 
public:
    ListNode* reverseBetween(ListNode* head, int m, int n) 
        int change_len = n - m + 1; //需要反转的长度
        ListNode *pre_head = NULL; //反转部分的前驱节点
        ListNode *result = head;
        while(head && --m) //移动到反转的开始位置
        
            pre_head = head;
            head = head->next;
        
        ListNode *tmp = head; //反转部分头节点，即反转后的尾节点
        ListNode *new_head = NULL;
        while(head && change_len) //反转部分链表
        
            ListNode *next = head->next;
            head->next = new_head;
            new_head = head;
            head = next;
            change_len--;
        
        tmp->next = head; //反转后的尾节点链接反转段的后一个节点
        if (pre_head) //前驱节点不为空，说明m>1
        
            pre_head->next = new_head; //反转部分的前驱节点连接反转后的头节点
        
        else
        
            result = new_head;
        
        return result;
    
;

Leetcode 142：环形链表II

解决这个问题需要两个步骤：

1. 使用快慢指针判断链表是否存在环。慢指针在链表中一次走一步，快指针一次走两步，如果链表中存在环，快慢指针总会到达同一个节点meet。

2. 从链表的头节点head以及meet同时出发，两个指针速度相同，相遇时即为环的起点。
   

   设绿色部分为a，蓝色部分为b，黄色部分为c。可知快指针走过的路程时慢指针的两倍，即2(a+b)=a+b+c+b，可以得到a=c，所以head节点与meet节点相遇时即为环的起点。

   class Solution 
   public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) 
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        ListNode* meet = NULL;
        while(fast)
        
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
            if(!fast)
                return NULL;
            else
                fast = fast->next;
            if(fast == slow)
            
                meet = fast;
                break;
            
        
        if (meet == NULL)
            return NULL;
        while(head && meet)
        
            if(head == meet)
                return meet;
            head = head->next;
            meet = meet->next;
         
        return NULL;
    
   ;

   Leetcode 138：复制带随机指针的链表

解决这个问题需要三个步骤：

1. 复制节点，将复制的节点连接到原节点之后，原节点的next连接到复制的节点之后。
2. 复制随机指针。
3. 分离节点。
   

class Solution 
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) 
    
        if (!head) return nullptr;
        Node* curnode = head;
        while (curnode) //遍历原链表复制节点
         
            Node* copy = new Node(curnode->val, curnode->next, nullptr);
            Node* tmp = curnode->next;
            curnode->next = copy;
            curnode = tmp;
        
        curnode = head;
        while (curnode) //遍历链表连接复制节点的随机指针
         
            if (curnode->random) 
                curnode->next->random = curnode->random->next;
            curnode = curnode->next->next;
        
        curnode = head;
        Node* new_head = head->next; //复制节点的头节点
        while (curnode->next) //分离节点
         
            Node* tmp = curnode->next;
            curnode->next = curnode->next->next;
            curnode = tmp;
        
        return new_head;
    
; 

Leetcode 23：合并K个排序链表

解决此题的思路类似于归并排序，对于两个排序列表的合并可以参考Leetcode 21：合并两个有序链表，在对k个排序链表进行合并时，可以通过分治的思想，对k个链表两两进行合并。

class Solution 
public:
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) 
        if(lists.size() == 0)
            return NULL;
        if(lists.size() == 1)
            return lists[0];
        if(lists.size() == 2)
            return mergeTwoLists(lists[0],lists[1]);
        int size = lists.size();
        int mid = size/2;
        vector<ListNode*> tmp1;
        vector<ListNode*> tmp2;
        for(int i = 0;i < mid;i++)
        
            tmp1.push_back(lists[i]);
        
        for(int i = mid;i < size;i++)
        
            tmp2.push_back(lists[i]);
        
        ListNode* l1 = mergeKLists(tmp1);
        ListNode* l2 = mergeKLists(tmp2);
        return mergeTwoLists(l1,l2);   
    
    
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1,ListNode* list2) //合并两个有序链表
    
        ListNode new_head(0);
        ListNode* prenode = &new_head;
        while(list1&&list2)
        
            if(list1->val>list2->val)
            
                prenode->next=list2;
                list2 = list2->next;
            
            else
            
                prenode->next = list1;
                list1 = list1->next;
            
            prenode = prenode->next;
         
        
        if(list1) //如果list1不为空，将剩余节点连接在已合并的链表之后
            prenode->next = list1;
        if(list2) //list2同理
            prenode->next = list2;
        return new_head.next;
    
;