【程序员面试必刷题】链表系列（1）—— 返回倒数第k个结点

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温馨提示：如果您对链表的结构还不了解，建议先加一个餐：【算法与数据结构 04】多图讲解——线性表、顺序表、链表

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1. 题目（LeetCode 面试题）

原题：

实现一种算法，找出单向链表中倒数第 k 个结点。返回该结点的值。

示例：

输入： 1->2->3->4->5 和 k = 2
输出： 4

说明： 给定的 k 保证是有效的。

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2. 解答过程

头脑风暴：
对于找倒数第k个结点的问题，常规思想是：从后向前朝，数到第k个元素即可。但是，单向链表只能循环后移，所以这里我们需要用到一种新的方法——双指针。

所谓双指针，就是设置前、后两个指针都先指向头结点。后指针先移动到第k个结点，那么此时前、后指针相距k个位置。同步后移，当后指针指向链尾时，前指针就自然指向倒数第k个结点。

解答步骤：
根据上面的方法，我们可以将整个解答过程细分为3个简单的步骤：

1. 初始化两个指针：前指针p1和后指针p2，且开始都指向头结点。
2. 保持p1不变，先将p2移动到第k个结点，这时前、后指针相距k个位置。
3. 同时向后移动p1和p2，当后指针指向链尾时，前指针就自然指向倒数第k个结点。

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3. 题目解答

下面，我们就将上文中的解答步骤写成代码形式！

(1) C++ 示例

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    int kthToLast(ListNode* head, int k) {

        if(head == NULL)  //判断头指针不为空
            return 0;
        ListNode *p1 = head; //前指针
        ListNode *p2 = head; //后指针

        int i = 0; //i用来确保后指针移到第k个位置
        while(i<k){
            if(p2 == NULL)
                return 0;
            p2 = p2->next;
            i++;
        }
        
        //相距K个，同步移动，直到后指针到链表尾部。
        while(p2 != NULL){
            p1 = p1->next;
            p2 = p2->next;
        }
        return p1->val;
    }
};

(2) Python 示例

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def kthToLast(self, head, k):
        """
        :type head: ListNode
        :type k: int
        :rtype: int
        """
        # 初始化前结点p1、后结点p2
        p1 = head
        p2 = head

        # 移动后结点到第k个位置
        for i in range(k):
            p2 = p2.next

        # 同时移动前、后结点，直至后结点指向链尾
        while p2:
            p1 = p1.next
            p2 = p2.next

        return p1.val 

运行结果：