链表
剑指offer6：从尾到头打印链表
题目：输入一个链表的头节点，从尾到头反过来打印每个节点的值。
链表节点定义如下：
struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
ListNode(int x) :
val(x), next(NULL) {}
};
遍历链表是从头到尾，但是输出确实从尾到头，这就是典型的“后进先出“，可以用栈实现这个顺序。即每经过一个节点，将该节点放到一个栈中，当遍历完整个链表后，再从栈顶开始逐个输出节点的值，这时输出的节点顺序已经反过来了。
c++:
class Solution {
public:
vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
stack<int> temp_stack;
while(head != nullptr) {
temp_stack.push(head->val);
head = head->next;
}
vector<int> vec;
while(!temp_stack.empty()) {
vec.push_back(temp_stack.top());
temp_stack.pop();
}
return vec;
}
};
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剑指offer22：链表中倒数第k个节点
题目：输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。
我们可以定义两个指针。第一个指针从链表的头指针开始遍历向前走k-1，第二个指针保持不动；从第k步开始，第二个指针也开始从链表的头指针开始遍历。由于两个指针的距离保持在k-1，当第一个（走在前面的）指针到达链表的尾结点时，第二个指针（走在后面的）指针正好是倒数第k个结点。
效果示意图，以链表总共6个结点，求倒数第3个结点为例：
除此之外，要注意代码的鲁棒性。需要判断传入参数合法性问题。
c++：
class Solution {
public:
ListNode* FindKthToTail(ListNode* pListHead, unsigned int k) {
if(pListHead == NULL || k == 0){
return NULL;
}
ListNode *pAhead = pListHead;
ListNode *pBehind = pListHead;
for(unsigned int i = 0; i < k - 1; i++){
if(pAhead->next != NULL){
pAhead = pAhead->next;
} else {
return NULL;
}
}
while(pAhead->next != NULL){
pAhead = pAhead->next;
pBehind = pBehind->next;
}
return pBehind;
}
};
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剑指offer24：反转链表
题目：输入一个链表，反转链表后，输出链表的所有元素。
链表节点定义如下：
struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
}
这个很简单，我们使用三个指针，分别指向当前遍历到的结点、它的前一个结点以及后一个结点。
在遍历的时候，做当前结点的尾结点和前一个结点的替换。
c++：
class Solution {
public:
ListNode* ReverseList(ListNode* pHead) {
if(pHead == nullptr) return nullptr;
ListNode* pPrev = nullptr;
ListNode* pNext = nullptr;
while(pHead != nullptr && pHead->next != nullptr) {
pNext = pHead->next;
pHead->next = pPrev;
pPrev = pHead;
pHead = pNext;
}
pHead->next = pPrev;
return pHead;
}
};
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剑指offer25：合并两个排序的链表
题目：输入两个单调递增的链表，输出两个链表合成后的链表，当然我们需要合成后的链表满足单调不减规则。
链表定义如下：
struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
};
先判断输入的链表是否为空的指针。如果第一个链表为空，则直接返回第二个链表；如果第二个链表为空，则直接返回第一个链表。如果两个链表都是空链表，合并的结果是得到一个空链表。
两个链表都是排序好的，我们只需要从头遍历链表，判断当前指针，哪个链表中的值小，即赋给合并链表指针即可。使用递归就可以轻松实现。
c++：
class Solution {
public:
ListNode* Merge(ListNode* pHead1, ListNode* pHead2)
{
if(pHead1 == nullptr) return pHead2;
if(pHead2 == nullptr) return pHead1;
ListNode* pMergedHead = nullptr;
if(pHead1->val <= pHead2->val) {
pMergedHead = pHead1;
pMergedHead->next = Merge(pHead1->next, pHead2);
} else {
pMergedHead = pHead2;
pMergedHead->next = Merge(pHead1, pHead2->next);
}
return pMergedHead;
}
};
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剑指offer35：复杂链表的复制
输入一个复杂链表（每个节点中有节点值，以及两个指针，一个指向下一个节点，另一个特殊指针指向任意一个节点），返回结果为复制后复杂链表的head。
链表定义如下：
struct RandomListNode {
int label;
struct RandomListNode *next, *random;
RandomListNode(int x) :
label(x), next(NULL), random(NULL) {
}
};
下图是一个含有5个节点的复杂链表，实线箭头表示next指针，虚线箭头表示random指针。指向nullptr的指针没有画出。
第一步，我们把N'连接在N的后面：
第二步，链表N的random节点指向节点S，那么其对应复制出来的N‘是N的next指向的节点，同样S’也是S的next指向的节点。设置next之后的链表如下所示：
第三步，把这个长表拆分为两个链表：把奇数位的节点用next链接起来就是原始链表，把偶数位的节点用next链接起来就是复制出来的链表。上图中的链表拆分之后的两个链表如下图所示。
c++：
class Solution {
public:
void CloneNode(RandomListNode *pHead) {
RandomListNode *pNode = pHead;
while(pNode != nullptr) {
RandomListNode *pCloned = new RandomListNode(0);
pCloned->label = pNode->label;
pCloned->next = pNode->next;
pCloned->random = nullptr;
pNode->next = pCloned;
pNode = pCloned->next;
}
}
void ConnectRandomNodes(RandomListNode *pHead) {
RandomListNode *pNode = pHead;
while(pNode != nullptr) {
RandomListNode *pCloned = pNode->next;
if(pNode->random != nullptr) {
pCloned->random = pNode->random->next;
}
pNode = pCloned->next;
}
}
RandomListNode* ReconnectNodes(RandomListNode* pHead) {
RandomListNode *pNode = pHead;
RandomListNode *pClonedHead = nullptr;
RandomListNode *pClonedNode = nullptr;
if(pNode != nullptr) {
pClonedHead = pClonedNode = pNode->next;
pNode->next = pClonedNode->next;
pNode = pNode->next;
}
while(pNode != nullptr) {
pClonedNode->next = pNode->next;
pClonedNode = pClonedNode->next;
pNode->next = pClonedNode->next;
pNode = pNode->next;
}
return pClonedHead;
}
RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
{
CloneNode(pHead);
ConnectRandomNodes(pHead);
return ReconnectNodes(pHead);
}
};
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剑指offer52：两个链表的第一个公共结点
输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。
链表节点定义如下：
struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
}
我们也可以先让把长的链表的头砍掉，让两个链表长度相同，这样，同时遍历也能找到公共结点。此时，时间复杂度O(m+n)，空间复杂度为O(MAX(m,n))。
c++:
class Solution {
public:
ListNode* FindFirstCommonNode( ListNode* pHead1, ListNode* pHead2) {
ListNode* p1 = pHead1;
ListNode* p2 = pHead2;
if(p1 == nullptr || p2 == nullptr) {
return nullptr;
}
int len1 = 0, len2 = 0;
while(p1 != nullptr) {
p1 = p1->next;
len1++;
}
while(p2 != nullptr) {
p2 = p2->next;
len2++;
}
p1 = pHead1;
p2 = pHead2;
if(len1 > len2) {
for(int i = 0; i < len1 - len2; i++) {
p1 = p1->next;
}
} else if(len1 < len2) {
for(int i = 0; i < len2 - len1; i++) {
p2 = p2->next;
}
}
while(p1 != nullptr && p2 != nullptr) {
if(p1 == p2) {
return p1;
}
p1 = p1->next;
p2 = p2->next;
}
return nullptr;
}
};
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剑指offer23：链表中环的入口结点
一个链表中包含环，请找出该链表的环的入口结点。
链表节点定义如下：
struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
};
可以用两个指针来解决这个问题。先定义两个指针P1和P2指向链表的头结点。如果链表中的环有n个结点，指针P1先在链表上向前移动n步，然后两个指针以相同的速度向前移动。当第二个指针指向的入口结点时，第一个指针已经围绕着揍了一圈又回到了入口结点。
以下图为例，指针P1和P2在初始化时都指向链表的头结点。由于环中有4个结点，指针P1先在链表上向前移动4步。接下来两个指针以相同的速度在链表上向前移动，直到它们相遇。它们相遇的结点正好是环的入口结点。
现在，关键问题在于怎么知道环中有几个结点呢？
可以使用快慢指针，一个每次走一步，一个每次走两步。如果两个指针相遇，表明链表中存在环，并且两个指针相遇的结点一定在环中。
随后，我们就从相遇的这个环中结点出发，一边继续向前移动一边计数，当再次回到这个结点时，就可以得到环中结点数目了。
c++:
class Solution {
public:
ListNode* EntryNodeOfLoop(ListNode* pHead)
{
if(pHead == nullptr) return nullptr;
ListNode* pFast = pHead->next;
ListNode* pSlow = pHead;
while(pFast != pSlow) {
if(pFast != nullptr && pFast->next != nullptr && pSlow != nullptr) {
pFast = pFast->next->next;
pSlow = pSlow->next;
} else {
return nullptr;
}
}
ListNode* pInCircle = pSlow;
pSlow = pInCircle->next;
int n = 1;
while(pSlow != pInCircle) {
pSlow = pSlow->next;
n++;
}
pFast = pSlow = pHead;
for(; n > 0; n--) {
pFast = pFast->next;
}
while(pFast != pSlow) {
pFast = pFast->next;
pSlow = pSlow->next;
}
return pFast;
}
};
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剑指Offer18-2：删除链表中重复的结点
在一个排序的链表中，存在重复的结点，请删除该链表中重复的结点，重复的结点不保留，返回链表头指针。 例如，链表1->2->3->3->4->4->5 处理后为 1->2->5。
链表节点定义如下：
struct ListNode {
int val;
struct ListNode *next;
};
删除重复结点，只需要记录当前结点前的最晚访问过的不重复结点pPre、当前结点pCur、指向当前结点后面的结点pNext的三个指针即可。如果当前节点和它后面的几个结点数值相同，那么这些结点都要被剔除，然后更新pPre和pCur；如果不相同，则直接更新pPre和pCur。
需要考虑的是，如果第一个结点是重复结点我们该怎么办？这里我们分别处理一下就好，如果第一个结点是重复结点，那么就把头指针pHead也更新一下。
c++:
class Solution {
public:
ListNode* deleteDuplication(ListNode* pHead)
{
if(pHead == nullptr) return nullptr;
ListNode* pPre = nullptr;
ListNode* pCur = pHead;
ListNode* pNext = nullptr;
while(pCur != nullptr) {
if(pCur->next != nullptr && pCur->val == pCur->next->val) {
pNext = pCur->next;
while(pNext->next != nullptr && pNext->next->val == pCur->val) {
pNext = pNext->next;
}
if(pCur != pHead) {
pPre->next = pNext->next;
} else {
pHead = pNext->next;
}
pCur = pNext->next;
} else {
pPre = pCur;
pCur = pCur->next;
}
}
return pHead;
}
};
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参考资料
本文参考此博客。
