【小嘟陪你刷题05】反转链表、移除链表元素、链表的中间结点、链表中倒数第k个结点

前言

此篇是小嘟对链表题的一些做题思路与实现！如果有错误的地方！请务必在评论区指出，小嘟会认真仔细的学习了！

一、反转链表

1.1 迭代

假设链表为1→2→3→∅，我们想要把它改成∅←1←2←3。
在遍历链表时，将当前节点的next 指针改为指向前一个节点。由于节点没有引用其前一个节点，因此必须事先存储其前一个节点。在更改引用之前，还需要存储后一个节点。最后返回新的头引用。

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null) return null;
        ListNode prev = null;
        ListNode cur = head;
        while (cur != null) {
            ListNode curNext = cur.next;
            cur.next = prev;
            prev = cur;
            cur = curNext;
        }
        return prev;
    }
}

复杂度分析：

1. 时间复杂度：O(n)，其中 nn 是链表的长度。需要遍历链表一次。
2. 空间复杂度：O(1)。

1.2 递归

思路：用递归函数不断传入head.next，直到headnull或者heade.nextnull，到了递归最后一层的时候，让后面一个节点指向前一个节点，然后让前一个节点的next置为空，直到到达第一层，就是链表的第一个节点，每一层都返回最后一个节点。

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode newHead = reverseList(head.next);
        head.next.next = head;
        head.next = null;
        return newHead;
    }
}

复杂度分析：

1. 时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。需要对链表的每个节点进行反转操作。
2. 空间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，最多为 n 层。

二、移除链表元素

2.1 迭代

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        if (head == null) return null;

        ListNode prev = head;
        ListNode cur = head.next;

        while (cur != null) {
            if (cur.val == val) {
                prev.next = cur.next;
                cur = cur.next;
            } else {
                prev = cur;
                cur = cur.next;
            }
        }
        //最后处理头
        if (head.val == val) {
            head = head.next;
        }
        return head;
    }
}

三、链表的中间结点

3.1 快慢指针

用两个指针slow与fast一起遍历链表。slow一次走一步，fast一次走两步，那么当fast到达链表末尾时，slow必然位于中间。

class Solution {
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;

        while (fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }

        return slow;
    }
}

四、链表中倒数第k个结点

4.1 快慢指针

public class Solution {
    public ListNode FindKthToTail(ListNode head, int k) {
        if (k <= 0 || head == null) {
            return null;
        }
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;

        while (k - 1 != 0) {
            fast = fast.next;
            if (fast == null) {
                return null;
            }
            k--;
        }

        while (fast.next != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }
}

复杂度分析：

1. 时间复杂度：O(n),不管如何，都只遍历一次单链表
2. 空间复杂度：O(1)