【Java刷题进阶】进阶学习篇①

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从今天开始，我们结合经典的算法题目来学习Java语言！

第一题：反转链表

题目描述

给定一个单链表的头结点pHead(该头节点是有值的，比如在下图，它的val是1)，长度为n，反转该链表后，返回新链表的表头。

数据范围： 0\leq n\leq10000≤n≤1000
要求：空间复杂度 O(1)O(1) ，时间复杂度 O(n)O(n) 。

如当输入链表{1,2,3}时，
经反转后，原链表变为{3,2,1}，所以对应的输出为{3,2,1}。
以上转换过程如下图所示：

示例

输入： {1,2,3}
返回值： {3,2,1}

输入： {}
返回值： {}

空链表则输出空

题解

import java.util.Stack;
public class Solution {
public ListNode ReverseList(ListNode head) {
    Stack<ListNode> stack= new Stack<>();
    //把链表节点全部摘掉放到栈中
    while (head != null) {
        stack.push(head);
        head = head.next;
    }
    if (stack.isEmpty())
        return null;
    ListNode node = stack.pop();
    ListNode dummy = node;
    //栈中的结点全部出栈，然后重新连成一个新的链表
    while (!stack.isEmpty()) {
        ListNode tempNode = stack.pop();
        node.next = tempNode;
        node = node.next;
    }
    //最后一个结点就是反转前的头结点，一定要让他的next
    //等于空，否则会构成环
    node.next = null;
    return dummy;
}
}

第二题：链表内指定区间反转

题目描述

将一个节点数为 size 链表 m 位置到 n 位置之间的区间反转，要求时间复杂度 O(n)O(n)，空间复杂度 O(1)O(1)。

例如：
给出的链表为 1\to 2 \to 3 \to 4 \to 5 \to NULL1→2→3→4→5→NULL, m=2,n=4m=2,n=4,
返回 1\to 4\to 3\to 2\to 5\to NULL1→4→3→2→5→NULL.

数据范围： 链表长度 0 < size \le 10000 要求：时间复杂度 O(n)O(n) ，空间复杂度 O(n)O(n)
进阶：时间复杂度 O(n)O(n)，空间复杂度 O(1)O(1)

示例

输入： {1,2,3,4,5},2,4
返回值： {1,4,3,2,5}

输入： {5},1,1
返回值： {5}

题解

import java.util.*;
 
/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 * }
 */
 
public class Solution {
    /**
     *
     * @param head ListNode类
     * @param m int整型
     * @param n int整型
     * @return ListNode类
     */
       // 解法一：双指针(两次遍历)
       //说明：方便理解，以下注释中将用left，right分别代替m,n节点
 
    public ListNode reverseBetween (ListNode head, int m, int n) {
             //设置虚拟头节点
        ListNode dummyNode = new ListNode(-1);
        dummyNode.next = head;
 
        ListNode pre = dummyNode;
        //1.走left-1步到left的前一个节点
        for(int i=0;i<m-1;i++){
            pre = pre.next;
        }
 
        //2.走roght-left+1步到right节点
        ListNode rigthNode = pre;
        for(int i=0;i<n-m+1;i++){
            rigthNode = rigthNode.next;
        }
 
        //3.截取出一个子链表
        ListNode leftNode = pre.next;
        ListNode cur = rigthNode.next;
 
        //4.切断链接
        pre.next=null;
        rigthNode.next=null;
 
        //5.反转局部链表
        reverseLinkedList(leftNode);
 
        //6.接回原来的链表
        pre.next = rigthNode;
        leftNode.next = cur;
        return dummyNode.next;
    }
    //反转局部链表
    private void reverseLinkedList(ListNode head){
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        while(cur!=null){
            //Cur_next 指向cur节点的下一个节点
            ListNode Cur_next = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = Cur_next ;
        }
    }
}

第三题：链表中的节点每k个一组翻转

题目描述

将给出的链表中的节点每 k 个一组翻转，返回翻转后的链表
如果链表中的节点数不是 k 的倍数，将最后剩下的节点保持原样
你不能更改节点中的值，只能更改节点本身。

数据范围： \ 0 \le n \le 2000 0≤n≤2000 ， 1 \le k \le 20001≤k≤2000 ，链表中每个元素都满足 0 \le val \le 10000≤val≤1000
要求空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)
例如：
给定的链表是 1\to2\to3\to4\to51→2→3→4→5
对于 k = 2k=2 , 你应该返回 2\to 1\to 4\to 3\to 52→1→4→3→5
对于 k = 3k=3 , 你应该返回 3\to2 \to1 \to 4\to 53→2→1→4→5

示例

输入： {1,2,3,4,5},2
返回值： {2,1,4,3,5}

输入： {},1
返回值： {}

题解

import java.util.*;
public class Solution {
    public ListNode reverseKGroup (ListNode head, int k) {
        //找到每次翻转的尾部
        ListNode tail = head;
        //遍历k次到尾部
        for(int i = 0; i < k; i++){
            //如果不足k到了链表尾，直接返回，不翻转
            if(tail == null)
                return head;
            tail = tail.next;
        }
        //翻转时需要的前序和当前节点
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        //在到达当前段尾节点前
        while(cur != tail){
            //翻转
            ListNode temp = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = temp;
        }
        //当前尾指向下一段要翻转的链表
        head.next = reverseKGroup(tail, k);
        return pre;
    }
}

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