剑指offer算法题（三）链表题目合辑

题目一： 从尾到头打印链表

题目描述
输入一个链表，从尾到头打印链表每个节点的值。

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思路1：递归
当head -> next == NULL 时，终止递归返回上层，并将当前节点值压入vector中；最后返回整个vect。

class Solution {
public:
    vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector<int> res;
        if(head!=NULL){
            res = printListFromTailToHead(head->next);
            res.push_back(head->val);
        }
        return res;
    }
};

缺点： 当链表非常长时，会导致函数调用的层数很深，从而有可能导致栈溢出。

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思路2：非递归

使用vector， 遍历的值放在vector首部。

class Solution {
public:
    vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector<int> ret;
        while(head != nullptr)
        {
            ret.insert(ret.begin(),head->val);
            head = head->next;
        }
        return ret;
    }
};

缺点： 每次在vector头部插入数据，会导致函数执行效率很低

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思路3：使用vector 正向存储，再reverse

class Solution {
public:
    vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector<int> ret;
        while(head != nullptr)
        {
            ret.push_back(head->val);
            head = head->next;
        }
        reverse(ret.begin(),ret.end());
        return ret;
    }
};

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思路4：使用栈作为辅助，第一次遍历时，将值压入栈中，整个链表全部压入后再逐一从栈顶输出节点的值。

class Solution {
public:
    vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector<int> res;
        stack<int> temp;
        ListNode* p=head;
        while(p){
            temp.push(p->val);
            p = p->next;
        }
        while(!temp.empty()){
            res.push_back(temp.top());
            temp.pop();
        }
        return res;
    }
};

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题目二：链表中倒数第k个结点

题目描述
输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。

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思路1：使用stack存储全部节点，再出栈k-1个，此时栈顶那个就是第k个

class Solution {
public:
    ListNode* FindKthToTail(ListNode* pListHead, unsigned int k) {
        if(pListHead==NULL||k<=0)
            return NULL;
        stack temp;
        ListNode* p=pListHead;
        while(p!=NULL){
            temp.push(p);
            p=p->next;
        }
        if(temp.size()return NULL;
        for(int i=0; i1; i++){
            temp.pop();
        }       
        return temp.top();
    }
};

缺点：空间复杂度过高，可能造成栈溢出；

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思路2：两个指针，先让第一个指针和第二个指针都指向头结点，然后再让第一个指正走(k-1)步，到达第k个节点。然后两个指针同时往后移动，当第一个结点到达末尾的时候，第二个结点所在位置就是倒数第k个节点了。

class Solution {
public:
    ListNode* FindKthToTail(ListNode* pListHead, unsigned int k) {
        if(pListHead == NULL || k <= 0)
            return NULL;
        ListNode* p=pListHead;
        ListNode* q=pListHead;
        for(int i=0;i<k-1;i++){
            if(q->next != NULL)  //考虑不够k时的情况
                q = q->next;
            else
                return NULL;
        }
        while(q->next != NULL){
            p = p->next;
            q = q->next;
        }
        return p;
    }
};

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题目三：反转链表

题目描述
输入一个链表，反转链表后，输出链表的所有元素。

思路1：新建一个 stack， 根据stack 出栈，创建新链表

class Solution {
public:
    ListNode* ReverseList(ListNode* pHead) {
        if(pHead == NULL || pHead->next == NULL)
            return pHead;
        ListNode* pNew;
        stack temp;
        ListNode* p=pHead;
        while(p->next!=NULL){
            temp.push(p);
            p = p->next;
        }
        pNew = p;
        while(!temp.empty()){
            p->next = temp.top();
            p = p->next;
            temp.pop();
        }
        p->next = NULL;
        return pNew;
    }
};

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方法二：
三个指针同时滑动，第一个是新序列的头部，第二个是原序列的头，第三个是原序列头的next

A->B->C->D->E->F
(1)
PB = A
P = B
PC = C
(2)
A<- B C->D->E->F
PB = B
P = C
PA = D
(3)
A<-B<-C D->E->F
PB = C
P = D
PA = E
……
(N)
A<-B<-C<-D<-E F->NULL
PB = E
P =F
PA = NULL
结束循环
P->next = PB
PHead(A) -> next = NULL
NULL <-A<-….-

class Solution {
public:
    ListNode* ReverseList(ListNode* pHead) {
        if(pHead == NULL || pHead->next == NULL)
            return pHead;
        ListNode *pBefore = pHead, *p = pHead->next, *pAfter = p->next;
        while (pAfter) {
            p->next = pBefore; 
            pBefore = p;
            p = pAfter;
            pAfter = pAfter->next;
        }
        p->next = pBefore;
        pHead->next = NULL;
        return p;
    }
};

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题目四：删除链表中重复的结点

题目描述
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

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思路1：递归

class Solution {
public:
    ListNode* deleteDuplication(ListNode* pHead)
    {
        if(pHead==NULL || pHead->next==NULL)
            return pHead;
        ListNode* current;
        if(pHead->val == pHead->next->val){
            current = pHead->next->next;
            while(pHead->val == current->val && current != NULL)
                current = current->next;
            return deleteDuplication(current);
        }
        else{
            current = pHead->next;
            pHead->next = deleteDuplication(current);
            return pHead;
        }
    }
};

思路2：非递归

/*
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
    ListNode(int x) :
        val(x), next(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    ListNode* deleteDuplication(ListNode* pHead)
    {
        if(pHead==NULL || pHead->next==NULL)
            return pHead;
        ListNode*  newHead = new ListNode(-1); //防止第一个就是重复的，新建一个值为-1的节点
        newHead->next = pHead;
        ListNode* pre = newHead;
        ListNode* p = pHead;
        ListNode* pNext = p->next;
        while(p!=NULL && p->next!=NULL){
            pNext=p->next;
            if(p->val == pNext->val){ 
                while(pNext!=NULL && pNext->val==p->val)
                    pNext = pNext->next;
                pre->next = pNext;  //如果相同，pre的下一个往后，相当于删除
                p = pNext;
            }
            else{ //如果当前节点和下一个节点值不等，则pre向后移动一位,不被删除
                pre = p;
                p = p->next;
            }   
        }
        return newHead->next;    
    }
};

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题目五：合并两个排序的链表

题目描述
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。

思路一：递归

class Solution {
public:
    ListNode* Merge(ListNode* pHead1, ListNode* pHead2)
    {
        if(!pHead1 && !pHead2)
            return NULL;
        // 需要一个结点记录头结点用于最后返回，另一个处于新链表的最后
        if(!pHead1 || !pHead2)
            return(pHead1 == NULL)? pHead2:pHead1;
        ListNode* pNew;
        if(pHead1->val <= pHead2->val){
            pNew = pHead1;
            pNew->next = Merge(pHead1->next,pHead2);
        }
        else{
            pNew = pHead2;
            pNew->next = Merge(pHead1,pHead2->next);
        }
        return pNew;
    }
};

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思路2：非递归

class Solution {
public:
    ListNode* Merge(ListNode* pHead1, ListNode* pHead2)
    {
        if(!pHead1 && !pHead2)
            return NULL;
        if(!pHead1 || !pHead2)
            return(pHead1 == NULL)? pHead2:pHead1;
        ListNode* pNew;  //头指针
        if(pHead1->val<=pHead2->val){
            pNew=pHead1;
            pHead1=pHead1->next;
        }
        else{
            pNew=pHead2;
            pHead2=pHead2->next;
        } 
        ListNode* p = pNew; //工作指针
        while(pHead1 && pHead2){  //两个链表都有
            if(pHead1->val < pHead2->val){
                p->next = pHead1;
                pHead1 = pHead1->next;
                p = p->next;
            }
            else{
                p->next = pHead2;
                pHead2 = pHead2->next;
                p = p->next;
            }
        }
        if(pHead1 == NULL)           //链表1遍历完
            p->next = pHead2;   
        if(pHead2 == NULL)           //链表2遍历完
            p->next = pHead1;    
        return pNew;
    }
};

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题目六：复杂链表的复制

题目描述
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。（注意，输出结果中请不要返回参数中的节点引用，否则判题程序会直接返回空）

解题思路
（1）在旧链表（例如A-B-C-D)中创建新链表(A-A’-B-B’-C-C’-D-D’)，此时不处理新链表的特殊指针；
（2）根据旧链表的特殊指针，复制新链表的特殊指针；
（3）从新链表中，拆分得到复制链表。

/*
struct RandomListNode {
    int label;
    struct RandomListNode *next, *random;
    RandomListNode(int x) :
            label(x), next(NULL), random(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    RandomListNode* Clone(RandomListNode* pHead)
    {
        if(!pHead)
            return NULL;
        // 第一步，复制每一个结点，A-A'-B-B'-C-C'-D-D'
        RandomListNode *currNode = pHead; //curr = A
        while(currNode){
            RandomListNode *node = new RandomListNode(currNode->label); //创立 A'
            node->next = currNode->next; //A'->B
            currNode->next = node; //A->A'
            currNode = node->next; //curr = B ......循环直到NULL
        }
        // 第二步，复制random结点
        currNode = pHead;
        while(currNode){
            RandomListNode *node = currNode->next;
            if(currNode->random){
                node->random = currNode->random->next;
            }
            currNode = node->next;
        }
        // 第三步，拆分
        RandomListNode *pCloneHead = pHead->next;
        RandomListNode *tmp;
        currNode = pHead;
        while(currNode->next){
            tmp = currNode->next;
            currNode->next = tmp->next;
            currNode = tmp;
        }  //第一次循环完，A->next = B; 第二次循环完，A'->next = B';
        return pCloneHead;
    }
};

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