【数据结构与算法】8道链表面试真题超详剖析，带你领略算法思想【附思路、动图、源码】
前情提要
本章节是数据结构的链表的相关基础题目讲解~
以下的内容一定会让你对链表相关知识的题目,有一个颠覆性的认识哦！！！
❗以下内容以C语言的方式实现❗
以下内容干货满满，跟上步伐吧~
作者介绍：
作者： 热爱编程不起眼的小人物
作者的Gitee：代码仓库
系列文章&专栏推荐： 《刷题特辑》、 《C语言学习专栏》、《数据结构_初阶》我和大家一样都是初次踏入这个美妙的“元”宇宙 希望在输出知识的同时，也能与大家共同进步、无限进步
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- 前情提要
- 面试真题【全面深度解析】
- ️ 移除链表元素【难度：简单】
- ️ 反转链表【难度：简单】
- ️ 链表的中间结点【难度：简单】
- ️ 链表中倒数第k个结点【难度：简单】
- ️ 合并两个有序链表【难度：简单】
- ️ 分割链表【难度：简单】
- ️ 回文链表【难度：简单】
- ️ 相交链表【难度：简单】
- 总结
前情提要
-
大家可以跟着本文的题目讲解进行
链表相关知识的复习&加深- 若大家对
链表还不太熟悉or需要回顾一下基本知识，可点击单链表、带头+双向+循环链表至相关文章进行回顾
- 若大家对
-
也欢迎大家上手测试一波
面试真题【全面深度解析】
️ 移除链表元素【难度：简单】
题目传送门：
| Leetcode：203. 移除链表元素 |
|---|
给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val的节点，并返回新的头节点
- 示例 1：
输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]
- 示例 2：
输入：head = [], val = 1
输出：[]
- 示例 3：
输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]
解题关键：
-
我们只需要遍历链表，一一比较结点的
val是否为要删除的-
1️⃣若为要删除的结点：先释放掉此结点，再将此结点的上一结点链接到此结点的下一结点
-
2️⃣否则，继续遍历比较
-
❗特别注意：
-
因为
单链表只有后驱指针，无法像带头+双向+循环链表轻易地直接访问某个结点的上一结点 -
所以遍历的时候需要同时安排前（prev）后（cur）指针，去记录上个结点和当前结点的位置
特殊情况：
-
1️⃣如果第一个结点就是要删除的结点
val：这种情况下我们需要连头指针head一起改变挪动 -
2️⃣如果整个链表全是要删除的结点
val，则也同样连头指针head一起挪动
✊动图示例：
实现：
struct ListNode* removeElements(struct ListNode*head, int val)
{
struct ListNode* cur = head;
struct ListNode* prev = NULL;
//边走边删除
//直至cur走到NULL就停止
while (cur)
{
//要删除结点时：
if (cur->val == val)
{
struct ListNode* next = cur->next;
//说明要删的是 第一个结点
if (prev == NULL)
{
free(cur);
head = next;
cur = next;
}
else
{
free(cur);
prev->next = next;
cur = next;
}
}
//不需要删除结点时：
else
{
prev = cur;
cur = cur->next;
}
}
return head;
}
➡️补充：
- 这里设计得也很巧妙，用
cur来当循环的结束标志，当链表整体为NULL的时候，cur也就为NULL，直接不进入循环，执行return head语句，程序结束
️ 反转链表【难度：简单】
题目传送门：
| Leetcode：206. 反转链表 |
|---|
给你单链表的头节点head ，请你反转链表，并返回反转后的链表
示例 1：
输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]
示例 2：
输入：head = [1,2]
输出：[2,1]
示例 3：
输入：head = []
输出：[]
解题关键：
- 本质：将
箭头反转
➡️思路一： 三指针循环反转【n1、n2、n3】
-
1️⃣
n1指针负责不断往后遍历链表，与n2指针一起进行反转箭头【箭头指向n1】 -
2️⃣
n3指针负责迭代【作导向的作用】
✊动图示例：
❗特别注意：
-
n3指针在往后作为导向迭代最后一步的时候，需要判断n3此时是否为NULL,否则将会造成n3 = n3->next对空指针访问next的错误 -
此方法为在原链表基础上反转
特殊情况：
- 如果链表为
NULL或者只有一个元素的时候，就不需要反转了
实现：
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
if (head == NULL || head->next == NULL)
{
return head;
}
struct ListNode* n1 = NULL;
struct ListNode* n2 = head;
struct ListNode* n3 = head->next;
while (n2)
{
翻转
n2->next = n1;
迭代 -- 循环一致往后走
n1 = n2;
n2 = n3;
//最后一步的时候：n3有可能为NULL
//所以需要提前判断
if (n3)
{
n3 = n3->next;
}
}
return n1;
}
➡️思路二： 头插反转（迭代版）
-
1️⃣即新建一个头
newhead，让其指向NULL -
2️⃣然后不断从原链表中取结点去
头插（指向）newhead，即可达反转的效果
✊动图示例：
❗特别注意：
- 此方法为取结点下来头插，不在原链表上反转
实现：
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
struct ListNode* cur = head;
struct ListNode* newhead = NULL;
while (cur)
{
//即不断取结点下来，头插到NULL前面去
struct ListNode* next = cur->next;
cur->next = newhead;
newhead = cur;
cur = next;
}
return newhead;
}
❗补充：
- 这个思路也适用于
一个结点和NULL链表的情况
️ 链表的中间结点【难度：简单】
题目传送门：
| Leetcode：876. 链表的中间结点 |
|---|
给定一个头结点为head的非空单链表，返回链表的中间结点
如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点
示例 1：
输入：[1,2,3,4,5]
输出：此列表中的结点 3 (序列化形式：[3,4,5])
示例 2：
输入：[1,2,3,4,5,6]
输出：此列表中的结点 4 (序列化形式：[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点，值分别为 3 和 4，我们返回第二个结点
解题关键：
- 利用
快慢指针遍历链表，停下来的时候，慢指针所指向的结点就是中间结点
快慢指针的思想：
-
本质：为了解决“先让一个指针遍历一次链表得出链表的长度，继而再遍历一次去中间位置”的连词循环问题，提出了
快慢指针的一次循环即可解决问题的办法 -
快慢指针前进的方向相同，且它们步伐的差是恒定的【即快指针的速度是慢指针的两倍】 -
所以当快指针走到最后一个结点的时候，慢指针刚好到中间结点
-
1️⃣
快指针：一次走两步 -
2️⃣
慢指针：一次走一步
-
✊动图示例：
实现：
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{
struct ListNode* fast = head;
struct ListNode* slow = head;
while (fast != NULL && fast->next != NULL)
{
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
}
return slow;
}
️ 链表中倒数第k个结点【难度：简单】
题目传送门：
| 剑指 Offer 22. 链表中倒数第K个结点 |
|---|
输入一个链表，输出该链表中倒数第k个节点。为了符合大多数人的习惯，本题从1开始计数，即链表的尾节点是倒数第1个节点。
例如，一个链表有 6 个节点，从头节点开始，它们的值依次是 1、2、3、4、5、6。这个链表的倒数第 3个节点是值为 4 的节点。
示例 1：
给定一个链表: 1->2->3->4->5, 和 k = 2.
返回链表 4->5.
解题关键：
- 同样利用与上题思想相同的
快慢指针
➡️思路： 快慢指针
返回倒数第K个结点，即返回正数第总长度-K个结点
❓那我们在不知道总长度的情况如何下，如何走总长度-K步呢
-
1️⃣那我们便可以先让fast指针走K步，那此时fast指针离最后一个结点的距离就是
总长度-K -
2️⃣我们再让slow指针在第一个结点位置出发，fast走一步，slow走一步，同时前进，都走了
总长度-K步 -
3️⃣这样，当fast走到空的时候，slow指针指向的就是正数第
总长度-K个结点，即倒数第K个结点
❗综上：
- 相当于让
fast指针作一个计数器，先走K步，作slow指针的导向，指引其走总长度-K步，找到倒数第K个结点
✊动图示例：
特殊情况：
- 当
fast走K步的时候，如果K步还没走完fast就为NULL，证明倒数第K个结点不在链表长度范围之内或者为NULL链表，直接结束程序
实现：
struct ListNode* getKthFromEnd(struct ListNode* head, int k)
{
struct ListNode* fast = head;
struct ListNode* slow = head;
//fast先走k步
while (k--)
{
//如果k还没走完，fast就为NULL了
if (fast == NULL)
{
//说明K比链表长度都要长
//也说明 链表可能为空
return NULL;
}
fast = fast->next;
}
//再同时走
//fast为NULL的时候结束
while (fast)
{
slow = slow->next;
fast = fast->next;
}
return slow;
}
️ 合并两个有序链表【难度：简单】
题目传送门：
| Leetcode：21. 合并两个有序链表 |
|---|
将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的
示例 1：
输入：l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出：[1,1,2,3,4,4]
示例 2：
输入：l1 = [], l2 = []
输出：[]
示例 3：
输入：l1 = [], l2 = [0]
输出：[0]
解题关键：
- 两个链表的结点一一比较，一开始取较小的结点作为新链表的头，然后取较小的结点尾插到新链表上
➡️思路： 三指针遍历
-
1️⃣先比较两个链表的第一个结点，取较小的作为新链表的头
-
2️⃣一一比较取较小的结点尾插到新链表上，然后往后走继续比较
-
3️⃣当某一链表已遍历完，而另外一链表没遍历完的时候，直接将其剩下的尾插到新链表上
❗特别注意：
- 链表的合并并不像数组合并一样，需要新开一个数组，而链表是可以直接相互链接，继而达到合并的效果
✊动图示例：
特别情况：
- 需要判断
L1与L2各自的链表是否为NULL，如果有一个链表为NULL，就无需合并，可以直接返回另外一个链表
实现：
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
{
struct ListNode* l1 = list1;
struct ListNode* l2 = list2;
if (l1 == NULL)
{
return l2;
}
if (l2 == NULL)
{
return l1;
}
struct ListNode* head = NULL;
struct ListNode* tail = NULL;
if (l1->val < l2->val) //但是，如果这里任意一个是 NULL的话，就崩了 ; 所以上面得加上 判断
{
//先直接判定谁的第一个元素 作为 新链表的头
//先取一个小的 去作 头
head = tail = l1;
l1 = l1->next;
}
else
{
head = tail = l2;
l2 = l2->next;
}
while (l1 && l2) //两个都没结束，就继续
{
//取小的尾插到新链表
if (l1->val < l2->val)
{
tail->next = l1;
l1 = l1->next;
tail = tail->next;
}
else
{
tail->next = l2;
l2 = l2->next;
tail = tail->next;
}
}
//结束了，如果有一方还部位NULL，则把其剩下的全链 到 新链表上
if (l1)
{
tail->next = l1;
}
else
{
tail->next = l2;
}
return head;
}
️ 分割链表【难度：简单】
题目传送门：
| Leetcode：面试题 02.04 分割链表 |
|---|
给你一个链表的头节点 head 和一个特定值 x ，请你对链表进行分隔，使得所有 小于 x 的节点都出现在 大于或等于 x 的节点之前。
你不需要 保留 每个分区中各节点的初始相对位置
示例 1：
输入：head = [1,4,3,2,5,2], x = 3
输出：[1,2,2,4,3,5]
示例 2：
输入：head = [2,1], x = 2
输出：[1,2]
解题关键：
- 将结点一一比较特定值，将小于的拿出来放在一个新链表中，将大于等于的也同样操作，最后再链接在一起
➡️思路：
-
1️⃣把小于
X的尾插到一个新链表中 -
2️⃣把大于
X的尾插到另外一个新链表中 -
3️⃣最后将两个链表链接到一起
✊动图示例：
- 第一步：分出大于等于特定值的数，和小的数
- 第二步：将两个链表链接在一起
❗特别注意：
-
最后一定要将
greaterTail->next置为NULL,否则有可能就会造成闭环的情况 -
因为在原本的链表里，
greaterTail最后所指的结点不一定为最后一个结点 -
若不是最后一个结点，则
greaterTail->next就指向原链表中的下一个结点（不为NULL），则在链接后的新链表中就指向了前面的某个结点，形成闭环，无法结束
实现：
struct ListNode* partition(struct ListNode* head, int x)
{
struct ListNode* lessHead = NULL;
struct ListNode* lessTail = NULL;
struct ListNode* greaterHead = NULL;
struct ListNode* greaterTail = NULL;
lessHead = lessTail = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
greaterHead = greaterTail = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
lessTail->next = NULL;
greaterTail->next = NULL;
struct ListNode* cur = head;
while (cur)
{
if (cur->val < x)
{
lessTail->next = cur;
lessTail = lessTail->next;
cur = cur->next;
}
else
{
greaterTail->next = cur;
greaterTail = greaterTail->next;
cur = cur->next;
}
}
//链接两个链表
lessTail->next = greaterHead->next;
//置空，否则会造成成环的情况
greaterTail->next = NULL;
head = lessHead->next;
free(greaterHead);
free(lessHead);
return head;
}
️ 回文链表【难度：简单】
题目传送门：
| Leetcode：234. 回文链表 |
|---|
给你一个单链表的头节点 head ，请你判断该链表是否为回文链表
-
如果是，返回
true -
否则，返回
false
示例 1：
输入：head = [1,2,2,1]
输出：true
示例 2：
输入：head = [1,2]
输出：false
➡️思路一： 放置数组比较
-
1️⃣开一个数组，并将链表的所以结点的
val放进数组里 -
2️⃣而后一头一尾两个指针相互比较，靠近，看是否每个值都相同
❗特别注意：
- 这种方法的空间复杂度为
O(N)，不符合O(1)，还需要优化
➡️思路二： 逆置比较
-
1️⃣先找到链表中的中间结点【利用
快慢指针】 -
2️⃣从中间结点开始的后半部分链表逆置（反转）【利用
反转链表】 -
3️⃣此时虽然没有正真地断开链表，但我们可以将中间结点后半部分逆置的链表看作新的链表，继而比较此链表与前半部分的链表是否相同
❗特别注意：
- 前半部分的链表与后半部分的链表，当有一个链表遍历完后，就结束了
✊动图示例：
此处我们便可以复用上面题目的代码
实现：
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{
struct ListNode* fast = head;
struct ListNode* slow = head;
while (fast != NULL && fast->next != NULL)
{
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
}
return slow;
}
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{
struct ListNode* cur = head;
struct ListNode* newhead = NULL;
while (cur)
{
//即不断取结点下来，头插到NULL前面去
struct ListNode* next = cur->next;
cur->next = newhead;
newhead = cur;
cur = next;
}
return newhead;
}
bool isPalindrome(struct ListNode* head)
{
//1.找中间节点
struct ListNode* mid = middleNode(head);
//2.逆置中间往后的部分链表
struct ListNode* rHead = reverseList(mid);
while (head && rHead)
{
if (head->val == rHead->val)
{
head = head->next;
rHead = rHead->next;
}
else
{
return false;
}
}
return true;
}
️ 相交链表【难度：简单】
题目传送门：
| Leetcode：160. 相交链表 |
|---|
给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点
如果两个链表不存在相交节点，返回 null
示例：
解题关键：
-
链表的相交是不会只相交于一个结点的（交点为同一个地址的结点），而是会从交点处往后的链表都重合
-
本题目的关键：两个链表是否相交，若相交，求交点
➡️思路一：
-
两层循环遍历链表
a与链表b,判断a中是否有一个结点的地址等于b链表中的某个结点地址 -
只要有一个，就是
相交
❗特别注意：
-
此方法的时间复杂度为：
O(N*M) -
我们还可以继续优化
➡️思路二：
-
直接各自走到两个链表的最后一个结点位置，判断那个结点地址是否相同：若相同则
相交，否则不相交 -
若相交，则找
交点：-
1️⃣求出两个链表各自的长度，求出长度的差距
gap -
2️⃣让相对较长的链表先遍历
gap步 -
3️⃣然后两个链表同时往后遍历，直到第一个地址相同的结点，就是
交点
-
✊动图示例：
- 第一步：判断是否相交
- 第二步：若相交，则判断交点
特殊情况：
- 要注意判断两个链表是否为
NULL链表，只要有一个是空链表，就不满足相交，就可以直接返回NULL
实现：
struct ListNode* getIntersectionNode(struct ListNode* headA, struct ListNode *headB)
{
if (headA == NULL || headB == NULL)
{
return NULL;
}
struct ListNode* curA = headA;
struct ListNode* curB = headB;
int lenA = 0;
int lenB = 0;
while (curA)
{
curA = curA->next;
lenA++;
}
while (curB)
{
curB = curB->next;
lenB++;
}
//1.判断是否相交
if (curA != curB)
{
return NULL;
}
struct ListNode* longList = headA;
struct ListNode* shortList = headB;
if (lenB > lenA)
{
longList = headB;
shortList = headA;
}
int gap = abs(lenB - lenA); //求绝对值
//2.走差距步
while (gap--)
{
longList = longList->next;
}
//3.同时走[此时剩下得一定是相交得]
while(longList && shortList)
{
if(longList == shortList)
{
return longList;
}
else
{
longList = longList->next;
shortList = shortList->next;
}
}
return NULL;
}
总结
综上，我们基本了解了数据结构中的 “链表重要面试真题” 的知识啦~~
恭喜你的内功又双叒叕得到了提高！！！
感谢你们的阅读
后续还会继续更新，欢迎持续关注哟~
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