经典必背---链表经典笔试面试题

链表结点声明

truct ListNode
{
    int m_nKey;
    ListNode * m_pNext;

};

求单链表中结点的个数

注意检查链表是否为空。时间复杂度为O（n）

// 求单链表中结点的个数
unsigned int GetListLength(ListNode * pHead)
{
	if(pHead == NULL)
		return 0;

	unsigned int nLength = 0;
	ListNode * pCurrent = pHead;
	while(pCurrent != NULL)
	{
		nLength++;
		pCurrent = pCurrent->m_pNext;
	}
	return nLength;
} 

将单链表反转

从头到尾遍历原链表，每遍历一个结点，将其摘下放在新链表的最前端。注意链表为空和只有一个结点的情况。时间复杂度为O（n）

// 反转单链表
ListNode * ReverseList(ListNode * pHead)
{
        // 如果链表为空或只有一个结点，无需反转，直接返回原链表头指针
	if(pHead == NULL || pHead->m_pNext == NULL)  
		return pHead;

	ListNode * pReversedHead = NULL; // 反转后的新链表头指针，初始为NULL
	ListNode * pCurrent = pHead;
	while(pCurrent != NULL)
	{
		ListNode * pTemp = pCurrent;
		pCurrent = pCurrent->m_pNext;
		pTemp->m_pNext = pReversedHead; // 将当前结点摘下，插入新链表的最前端
		pReversedHead = pTemp;
	}
	return pReversedHead;
}

查找单链表中的倒数第K个结点（k > 0）  

      

最普遍的方法是，先统计单链表中结点的个数，然后再找到第（n-k）个结点。注意链表为空，k为0，k为1，k大于链表中节点个数时的情况。时间复杂度为O（n）。

另一个思路，这种思路在其他题目中也会有应用。主要思路就是使用两个指针，先让前面的指针走到正向第k个结点，这样前后两个指针的距离差是k-1，之后前后两个指针一起向前走，前面的指针走到最后一个结点时，后面指针所指结点就是倒数第k个结点。

// 查找单链表中倒数第K个结点
ListNode * RGetKthNode(ListNode * pHead, unsigned int k) // 函数名前面的R代表反向
{
	if(k == 0 || pHead == NULL) // 这里k的计数是从1开始的，若k为0或链表为空返回NULL
		return NULL;

	ListNode * pAhead = pHead;
	ListNode * pBehind = pHead;
	while(k > 1 && pAhead != NULL) // 前面的指针先走到正向第k个结点
	{
		pAhead = pAhead->m_pNext;
		k--;
	}
	if(k > 1 || pAhead == NULL)     // 结点个数小于k，返回NULL
		return NULL;
	while(pAhead->m_pNext != NULL)  // 前后两个指针一起向前走，直到前面的指针指向最后一个结点
	{
		pBehind = pBehind->m_pNext;
		pAhead = pAhead->m_pNext;
	}
	return pBehind;  // 后面的指针所指结点就是倒数第k个结点
}

查找单链表的中间结点

此题可应用于上一题类似的思想。也是设置两个指针，只不过这里是，两个指针同时向前走，前面的指针每次走两步，后面的指针每次走一步，前面的指针走到最后一个结点时，后面的指针所指结点就是中间结点，即第（n/2+1）个结点。注意链表为空，链表结点个数为1和2的情况。时间复杂度O（n）。

 

// 获取单链表中间结点，若链表长度为n(n>0)，则返回第n/2+1个结点
ListNode * GetMiddleNode(ListNode * pHead)
{
	if(pHead == NULL || pHead->m_pNext == NULL) // 链表为空或只有一个结点，返回头指针
		return pHead;

	ListNode * pAhead = pHead;
	ListNode * pBehind = pHead;
	while(pAhead->m_pNext != NULL) // 前面指针每次走两步，直到指向最后一个结点，后面指针每次走一步
	{
		pAhead = pAhead->m_pNext;
		pBehind = pBehind->m_pNext;
		if(pAhead->m_pNext != NULL)
			pAhead = pAhead->m_pNext;
	}
	return pBehind; // 后面的指针所指结点即为中间结点
}

从尾到头打印单链表  

  对于这种颠倒顺序的问题，我们应该就会想到栈，后进先出。所以，这一题要么自己使用栈，要么让系统使用栈，也就是递归。注意链表为空的情况。时间复杂度为O（n）。         

           自己使用栈：            

// 从尾到头打印链表，使用栈
void RPrintList(ListNode * pHead)
{
	std::stack s;
	ListNode * pNode = pHead;
	while(pNode != NULL)
	{
		s.push(pNode);
		pNode = pNode->m_pNext;
	}
	while(!s.empty())
	{
		pNode = s.top();
		printf("%d\t", pNode->m_nKey);
		s.pop();
	}
}

     使用递归函数：      

// 从尾到头打印链表，使用递归
void RPrintList(ListNode * pHead)
{
	if(pHead == NULL)
	{
		return;
	}
	else
	{
		RPrintList(pHead->m_pNext);
		printf("%d\t", pHead->m_nKey);
	}
}

已知两个单链表pHead1 和pHead2 各自有序，把它们合并成一个链表依然有序       

这个类似归并排序。尤其注意两个链表都为空，和其中一个为空时的情况。只需要O（1）的空间。时间复杂度为O（max(len1, len2)）。参考代码如下：     

       非递归解法：

// 合并两个有序链表
ListNode * MergeSortedList(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2)
{
	if(pHead1 == NULL)
		return pHead2;
	if(pHead2 == NULL)
		return pHead1;
	ListNode * pHeadMerged = NULL;
	if(pHead1->m_nKey < pHead2->m_nKey)
	{
		pHeadMerged = pHead1;
		pHeadMerged->m_pNext = NULL;
		pHead1 = pHead1->m_pNext;
	}
	else
	{
		pHeadMerged = pHead2;
		pHeadMerged->m_pNext = NULL;
		pHead2 = pHead2->m_pNext;
	}
	ListNode * pTemp = pHeadMerged;
	while(pHead1 != NULL && pHead2 != NULL)
	{
		if(pHead1->m_nKey < pHead2->m_nKey)
		{
			pTemp->m_pNext = pHead1;
			pHead1 = pHead1->m_pNext;
			pTemp = pTemp->m_pNext;
			pTemp->m_pNext = NULL;
		}
		else
		{
			pTemp->m_pNext = pHead2;
			pHead2 = pHead2->m_pNext;
			pTemp = pTemp->m_pNext;
			pTemp->m_pNext = NULL;
		}
	}
	if(pHead1 != NULL)
		pTemp->m_pNext = pHead1;
	else if(pHead2 != NULL)
		pTemp->m_pNext = pHead2;
	return pHeadMerged;
}

递归解法：

ListNode * MergeSortedList(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2)
{
	if(pHead1 == NULL)
		return pHead2;
	if(pHead2 == NULL)
		return pHead1;
	ListNode * pHeadMerged = NULL;
	if(pHead1->m_nKey < pHead2->m_nKey)
	{
		pHeadMerged = pHead1;
		pHeadMerged->m_pNext = MergeSortedList(pHead1->m_pNext, pHead2);
	}
	else
	{
		pHeadMerged = pHead2;
		pHeadMerged->m_pNext = MergeSortedList(pHead1, pHead2->m_pNext);
	}
	return pHeadMerged;
}

判断一个单链表中是否有环

这里也是用到两个指针。如果一个链表中有环，也就是说用一个指针去遍历，是永远走不到头的。因此，我们可以用两个指针去遍历，一个指针一次走两步，一个指针一次走一步，如果有环，两个指针肯定会在环中相遇。时间复杂度为O（n）。参考代码如下：

bool HasCircle(ListNode * pHead)
{
	ListNode * pFast = pHead; // 快指针每次前进两步
	ListNode * pSlow = pHead; // 慢指针每次前进一步
	while(pFast != NULL && pFast->m_pNext != NULL)
	{
		pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;
		pSlow = pSlow->m_pNext;
		if(pSlow == pFast) // 相遇，存在环
			return true;
	}
	return false;
}

判断两个单链表是否相交

如果两个链表相交于某一节点，那么在这个相交节点之后的所有节点都是两个链表所共有的。也就是说，如果两个链表相交，那么最后一个节点肯定是共有的。先遍历第一个链表，记住最后一个节点，然后遍历第二个链表，到最后一个节点时和第一个链表的最后一个节点做比较，如果相同，则相交，否则不相交。时间复杂度为O(len1+len2)，因为只需要一个额外指针保存最后一个节点地址，空间复杂度为O(1)。参考代码如下：

bool IsIntersected(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2)
{
        if(pHead1 == NULL || pHead2 == NULL)
                return false;

	ListNode * pTail1 = pHead1;
	while(pTail1->m_pNext != NULL)
		pTail1 = pTail1->m_pNext;

	ListNode * pTail2 = pHead2;
	while(pTail2->m_pNext != NULL)
		pTail2 = pTail2->m_pNext;
	return pTail1 == pTail2;
}

求两个单链表相交的第一个节点

对第一个链表遍历，计算长度len1，同时保存最后一个节点的地址。
对第二个链表遍历，计算长度len2，同时检查最后一个节点是否和第一个链表的最后一个节点相同，若不相同，不相交，结束。
两个链表均从头节点开始，假设len1大于len2，那么将第一个链表先遍历len1-len2个节点，此时两个链表当前节点到第一个相交节点的距离就相等了，然后一起向后遍历，知道两个节点的地址相同。

时间复杂度，O(len1+len2)。参考代码如下：

ListNode* GetFirstCommonNode(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2)
{
	if(pHead1 == NULL || pHead2 == NULL)
		return NULL;

	int len1 = 1;
	ListNode * pTail1 = pHead1;
	while(pTail1->m_pNext != NULL)
	{
		pTail1 = pTail1->m_pNext;
		len1++;
	}

	int len2 = 1;
	ListNode * pTail2 = pHead2;
	while(pTail2->m_pNext != NULL)
	{
		pTail2 = pTail2->m_pNext;
		len2++;
	}

	if(pTail1 != pTail2) // 不相交直接返回NULL
		return NULL;

	ListNode * pNode1 = pHead1;
	ListNode * pNode2 = pHead2;
        // 先对齐两个链表的当前结点，使之到尾节点的距离相等
	if(len1 > len2)
	{
		int k = len1 - len2;
		while(k--)
			pNode1 = pNode1->m_pNext;
	}
	else
	{
		int k = len2 - len1;
		while(k--)
			pNode2 = pNode2->m_pNext;
	}
	while(pNode1 != pNode2)
	{
		pNode1 = pNode1->m_pNext;
		pNode2 = pNode2->m_pNext;
	}
        return pNode1;
}