【Java数据结构与算法】链表查找、添加、删除等基础题目及环形链表思路技巧

内含15道链表相关题目解题思路、技巧及题解代码，由简到难。

单链表

每个结点不仅有自己属性，还有指向下一个结点的引用
结点结构：

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

	//构造器
    ListNode() {}
    ListNode(int val) {this.val = val;}
}

链表基本操作：遍历、添加、删除

遍历

我们无法通过所有获取链表第i个元素，必须从头节点逐个遍历
所以链表的查询速度慢，如果我们按照索引来访问元素，时间复杂度为O(N) N为链表长度

添加

如果想在给定结点后面添加新值，我们只需让新值指向给定结点后一个值，再让给定结点指向新值。
所以链表添加速度快。链表添加元素不需要像数组那样将后面所有元素后移。时间复杂度为O(1);

删除

如果我们想删除当前结点，有两种方法

1. 找到当前节点的上一结点，让上一结点指向当前结点的下一结点。
2. 让当前结点的值等于下一结点，然后当前结点指向下下结点（无法删除最后一个结点）
   方法1要找到前一结点，需要从头遍历去找，时间复杂度是O(N)
   方法2时间复杂度是O(1) 但是无法删除最后一个结点（杀掉自己的方式就是把自己变成别人，再杀掉别人，细思极恐）

链表基础题目练习：

力扣题目+链接	涉及方法+题解链接	技巧
二进制链表转整数	遍历链表，不断累加，移位，代码
从尾到头打印链表	法1.用栈的先入后出特性，法2：将遍历到的数据倒着放入返回的数组
返回倒数第 k 个节点	法1：遍历链表得到深度N，倒数第k个即为第N-k个。 法2：让快指针指向第k个，快慢指针一起移动，快指针指向null时慢指针指向倒数第k个结点	快慢指针
链表的中间结点	法1：和上面一题方法类似。 法2: 快慢指针，慢指针一次走一步，快指针一次走两步	快慢指针
移除链表元素	遍历，发现当前结点下一个结点满足情况，就删除下一个结点，然后移动到下下个结点
删除排序链表中的重复元素	因为是排序链表，后一个等于当前时，就把后一个删了，继续比较，不等就移动当前指针
移除重复节点	此题链表是没有排序的，移除重复结点得把之前出现得结点保存，发现重复得就移除，代码
删除中间节点	不是头节点，也不是尾节点叫做中间节点，用删除自己的方式删除给定节点	删除自己
反转链表	法1：迭代：让当前元素指向它前一个元素 法2：递归 走到最后，回溯的时候让后一个指向当前，当前置空，返回最后一个结点为新的头 代码
回文链表	法1：遍历链表存入数组再左右双指针判断是否回文 法2：先找到链表的最中间结点，然后反转半部分链表，然后遍历比较

环形链表

判断链表中是否有环，返回是否有环

【哈希表】最直观的方法是把链表存起来，如果遍历到重复的链表就说明有环


【快慢指针】 一个指针速度快，一个指针速度慢，如果有环两个指针一定相遇
原理：Floyd 判圈算法（又称龟兔赛跑算法）
思想：龟兔赛跑，如果没有环，则兔子一直在前面，如果有环，当它们都到环上的时候，由于兔子速度快，兔子一定能套乌龟几圈以后“追上”乌龟。
题目：环形链表
Java代码：

public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) return false;
        ListNode fast = head.next.next, slow = head;
        while(fast != slow) {
            if(fast == null || fast.next == null) return false;
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        return true;
    }
}

判断环的长度

当他们相遇以后，固定一个，另一个再跑一圈并计数，当他们再次相遇的时候，可以得到环的大小。

判断环的入口

假设进入环之前的长度是a，环入口到相遇点距离是b，相遇点到环入口距离是c，如下图所示

由于快指针fast速度是慢指针slow的两倍，如果同时入环，fast是在入环处再次与slow相遇，而fast比slow先入环所以在slow走完一环的时间内，fast一定能追上slow。
所以slow 走过的路程是 a + b,fast走过的路程是 a + b +n(b + c) 两个式子的关系是：时间相同，速度两倍。

由这个公式可以发现， a的距离和n圈+c的距离相等，也就是：
如果我们拿一个从头开始的指针str 和相遇后的slow指针一起按照同样的速度走，当str走到环入口时，刚好slow走了n-1圈+c的距离，与str相遇

题目：环形链表Ⅱ：返回环入口

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) return null;
        ListNode fast = head,slow = head;//同时开始
        while(fast != null) {
            if(fast.next == null) return null;
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow) { //相遇了   
                ListNode str = head;
                while(str != slow) {
                    str= str.next;
                    slow = slow.next;
                }
                 return str;
            }
        }
        return null;
    }
}

进阶题目

题目+链接	思路	技巧
链表中的两数相加	先把两个链表反转，然后模拟加法，然后把结果链表再反转回来	链表反转
重排链表	法1：将链表分割成两部分，反转后半部分，然后合并链表 法2：将链表结点存入List中，第一个指向最后一个，再移动指针。不要忘记链表末尾置空。题解代码
排序的循环列表	先找到最大的结点，然后分情况讨论即可,题解代码