【算法刷题】第二篇——链表（一）

 

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前言：

最近有不少小伙伴私信博主问我马上到秋招了，而自己平时没怎么练过算法，在算法这一块存在很大的弱势，应该怎么快速提升自己的算法水平。在这里我首先要说的是算法能力并不是可以快速掌握的，这需要慢慢积累，因为算法不仅考验我们的知识记忆深度，还考验我们的思维广度，因此很多很多大厂面试都会注重算法的考核。

其实博主一开始也没怎么练过算法题，但是对于中等简单的算法题还是可以通过一段时间的刷题来习得的。我最近就在一个叫牛客网的网站上面刷面试算法题，上面还很贴心给我们总结出了常考的题目，像剑指Offer、面试必刷Top101、面试高频榜单都有，先上图为证：

 怎样，是不是很心动，下面我给你们介绍一下这个网站，传送门：牛客刷题神器

目录

一：反转链表

1.题目要求

2.解题思路

3.代码实现

二：链表中的节点每k个一组翻转

1.题目要求

2.解题思路

3.代码实现

三：合并两个排序的链表

1.题目要求

2.实现思路

 3.代码实现

四：合并k个已排序的链表

1.题目要求

2.实现思路

3.代码实现

---

一：反转链表

1.题目要求

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。

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：

2.解题思路

        反转链表可以考虑用栈来解决，将链表节点依次进栈，然后再出栈形成链表即可，但是这样空间复杂度就为O(n)级别。 

        我们可以做到在空间复杂度为O(1)级别情况下解决问题，可以做到原地反转链表。具体做法为摘掉当前节点然后将其链接到前面形成的链表后面，当然还需要另外一个节点记录尚未反转的链表表头。

3.代码实现

/*
public class ListNode {
    int val;
    ListNode next = null;

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}*/
public class Solution {
    public ListNode ReverseList(ListNode head) {
        ListNode newHead = null;
        while(head != null) {
            ListNode temp = head.next;
            head.next = newHead;
            newHead = head;
            head = temp;
        }
        return newHead;
    }
}

二：链表中的节点每k个一组翻转

1.题目要求

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。

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→2→3→4→5

对于 k = 2k=2 , 你应该返回 2→1→4→3→5

对于 k = 3k=3 , 你应该返回 3→2→1→4→5

2.解题思路

• step 1：每次从进入函数的头节点优先遍历链表k次，分出一组，若是后续不足k个节点，不用反转直接返回头。
• step 2：从进入函数的头节点开始，依次反转接下来的一组链表，反转链表同上。
• step 3：这一组经过反转后，原来的头变成了尾，后面接下一组的反转结果，下一组采用上述递归继续。

3.代码实现

import java.util.*;

/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 * }
 */

public class Solution {
    /**
     * 
     * @param head ListNode类 
     * @param k int整型 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode reverseKGroup (ListNode head, int k) {
        // write code here
        ListNode tail = head;
        for(int i = 0; i < k; i++) {
            if(tail == null)
                return head;
            tail = tail.next;
        }

        //翻转链表
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        while(cur != tail) {
            ListNode temp = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = temp;
        }

        head.next = reverseKGroup(tail,k);
        return pre;
    }
}

三：合并两个排序的链表

1.题目要求

输入两个递增的链表，单个链表的长度为n，合并这两个链表并使新链表中的节点仍然是递增排序的。

数据范围： 0≤n≤1000，−1000≤节点值≤1000
要求：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

如输入{1,3,5},{2,4,6}时，合并后的链表为{1,2,3,4,5,6}，所以对应的输出为{1,2,3,4,5,6}，转换过程如下图所示：

 

或输入{-1,2,4},{1,3,4}时，合并后的链表为{-1,1,2,3,4,4}，所以对应的输出为{-1,1,2,3,4,4}，转换过程如下图所示：

 

2.实现思路

初始化：定义cur指向新链表的头结点
操作：

1. 如果l1指向的结点值小于等于l2指向的结点值，则将l1指向的结点值链接到cur的next指针，然后l1指向下一个结点值
2. 否则，让l2指向下一个结点值
3. 循环步骤1,2，直到l1或者l2为nullptr
4. 将l1或者l2剩下的部分链接到cur的后面

 3.代码实现

/*
public class ListNode {
    int val;
    ListNode next = null;

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}*/
public class Solution {
    public ListNode Merge(ListNode list1,ListNode list2) {
        ListNode res = new ListNode(-1);
        ListNode cur = res;
        while(list1 != null && list2 != null) {
            if(list1.val < list2.val) {
                cur.next = list1;
                cur = list1;
                list1 = list1.next;
            } else {
                cur.next = list2;
                cur = list2;
                list2 = list2.next;
            }
        }
        cur.next = (list1 == null) ? list2 : list1;
        return res.next;
    }
}

四：合并k个已排序的链表

1.题目要求

合并 k 个升序的链表并将结果作为一个升序的链表返回其头节点。

数据范围：节点总数 0≤n≤5000，每个节点的val满足 |val| <= 1000∣val∣<=1000

要求：时间复杂度 O(nlogn)O(nlogn)

示例1

输入：[{1,2,3},{4,5,6,7}]

复制返回值：{1,2,3,4,5,6,7}

示例2

输入：[{1,2},{1,4,5},{6}]

复制返回值：{1,1,2,4,5,6}

2.实现思路

        可以考虑使用优先队列解决问题，优先队列即PriorityQueue，是一种内置的机遇堆排序的容器，分为大顶堆与小顶堆，大顶堆的堆顶为最大元素，其余更小的元素在堆下方，小顶堆与其刚好相反。且因为容器内部的次序基于堆排序，因此每次插入元素时间复杂度都是O(log2n)O(log_2n)O(log2​n)，而每次取出堆顶元素都是直接取出。 

具体实现：

• step 1：不管是Java还是C++都需要重载比较方法，构造一个比较链表节点大小的小顶堆。
• step 2：先遍历k个链表头，将不是空节点的节点加入优先队列。
• step 3：每次依次弹出优先队列中的最小元素，将其连接在合并后的链表后面，然后将这个节点在原本链表中的后一个节点（如果不为空的话）加入队列，类似上述归并排序双指针的过程。

3.代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
 import java.util.*;
public class Solution {
    public ListNode mergeKLists(ArrayList lists) {
        PriorityQueue queue = new PriorityQueue<>((val1,val2) -> val1.val - val2.val);
        for(int i =0; i < lists.size(); i++) {
            if(lists.get(i) != null) {
                queue.add(lists.get(i));
            }
        }

        ListNode res = new ListNode(-1);
        ListNode cur = res;
        while(!queue.isEmpty()) {
            cur.next = queue.remove();
            cur = cur.next;
            if(cur.next != null) {
                queue.add(cur.next);
            }
        }

        return res.next;
    }
}

今天的题目介绍就到这，实践才是检验真理的唯一标准，算法光看还不行，必须得自己动手练习，传送门链接，一键直达练习场 ：牛客网  刷题|面试|找工作神器