【算法刷题】第二篇——链表（二）

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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：判断链表中是否有环

1.题目描述

2.解题思路

3.代码实现

二：链表中环的入口结点

1.题目描述

2.解题思路

3.代码实现

三：链表中倒数最后k个结点

1.题目描述

2.解题思路

3.代码实现

四：删除链表的倒数第n个节点

1.题目描述

2.解题思路

3.代码实现

---

一：判断链表中是否有环

1.题目描述

判断给定的链表中是否有环。如果有环则返回true，否则返回false。

数据范围：链表长度0≤n≤10000，链表中任意节点的值满足 |val| <= 100000∣val∣<=100000

要求：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

输入分为两部分，第一部分为链表，第二部分代表是否有环，然后将组成的head头结点传入到函数里面。-1代表无环，其它的数字代表有环，这些参数解释仅仅是为了方便读者自测调试。实际在编程时读入的是链表的头节点。

例如输入{3,2,0,-4},1时，对应的链表结构如下图所示：

​

 

可以看出环的入口结点为从头结点开始的第1个结点（注：头结点为第0个结点），所以输出true。

2.解题思路

        我们都知道链表不像二叉树，每个节点只有一个val值和一个next指针，也就是说一个节点只能有一个指针指向下一个节点，不能有两个指针，那这时我们就可以说一个性质：环形链表的环一定在末尾，末尾没有NULL了。为什么这样说呢？仔细看上图，在环2，0，-4中，没有任何一个节点可以指针指出环，它们只能在环内不断循环，因此环后面不可能还有一条尾巴。如果是普通线形链表末尾一定有NULL，那我们可以根据链表中是否有NULL判断是不是有环。

        但是，环形链表遍历过程中会不断循环，线形链表遍历到NULL结束了，但是环形链表何时能结束呢？我们可以用双指针技巧，同向访问的双指针，速度是快慢的，只要有环，二者就会在环内不断循环，且因为有速度差异，二者一定会相遇。

具体做法：

• step 1：设置快慢两个指针，初始都指向链表头。
• step 2：遍历链表，快指针每次走两步，慢指针每次走一步。
• step 3：如果快指针到了链表末尾，说明没有环，因为它每次走两步，所以要验证连续两步是否为NULL。
• step 4：如果链表有环，那快慢双指针会在环内循环，因为快指针每次走两步，因此快指针会在环内追到慢指针，二者相遇就代表有环。

3.代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null)
            return false;
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while(fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if(fast == slow) 
                return true;
        }
        return false;
    }
}

二：链表中环的入口结点

1.题目描述

给一个长度为n链表，若其中包含环，请找出该链表的环的入口结点，否则，返回null。

数据范围：n≤10000，1<=结点值<=100001<=结点值<=10000

要求：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

例如，输入{1,2},{3,4,5}时，对应的环形链表如下图所示：

​ 

可以看到环的入口结点的结点值为3，所以返回结点值为3的结点。

输入描述：

输入分为2段，第一段是入环前的链表部分，第二段是链表环的部分，后台会根据第二段是否为空将这两段组装成一个无环或者有环单链表

返回值描述：

返回链表的环的入口结点即可，我们后台程序会打印这个结点对应的结点值；若没有，则返回对应编程语言的空结点即可。

2.解题思路

• step 1：使用上题中的方法判断链表是否有环，并找到相遇的节点。
• step 2：慢指针继续在相遇节点，快指针回到链表头，两个指针同步逐个元素逐个元素开始遍历链表。
• step 3：再次相遇的地方就是环的入口。

3.代码实现

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

    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}
*/
public class Solution {

    public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
        if(pHead == null || pHead.next == null) 
            return null;
        //快指针
        ListNode fast = pHead;
        //慢指针
        ListNode slow = pHead;
        while(fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow) break;
        }
        if(fast == null) return null;
        slow = pHead;
        while(slow != fast) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return fast;
    }
}

三：链表中倒数最后k个结点

1.题目描述

输入一个长度为 n 的链表，设链表中的元素的值为 ai ，返回该链表中倒数第k个节点。

如果该链表长度小于k，请返回一个长度为 0 的链表。

数据范围：0≤n≤10^5，0≤ai​≤10^9，0≤k≤10^9

要求：空间复杂度 O(n)O(n)，时间复杂度 O(n)O(n)

进阶：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

例如输入{1,2,3,4,5},2时，对应的链表结构如下图所示：

​

 

其中蓝色部分为该链表的最后2个结点，所以返回倒数第2个结点（也即结点值为4的结点）即可，系统会打印后面所有的节点来比较。 

2.解题思路

        我们无法逆序遍历链表，就很难得到链表的倒数第k个元素，那我们可以试试反过来考虑，如果当前我们处于倒数第k的位置上，即距离链表尾的距离是k，那我们假设双指针指向这两个位置，二者同步向前移动，当前面个指针到了链表头的时候，两个指针之间的距离还是k。虽然我们没有办法让指针逆向移动，但是我们刚刚这个思路却可以正向实施。 

具体做法：

• step 1：准备一个快指针，从链表头开始，在链表上先走k步。
• step 2：准备慢指针指向原始链表头，代表当前元素，则慢指针与快指针之间的距离一直都是kkk。
• step 3：快慢指针同步移动，当快指针到达链表尾部的时候，慢指针正好到了倒数k个元素的位置。

3.代码实现

import java.util.*;

/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 *   public ListNode(int val) {
 *     this.val = val;
 *   }
 * }
 */

public class Solution {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param pHead ListNode类 
     * @param k int整型 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) {
        // write code here
        ListNode fast = pHead;
        ListNode slow = pHead;
        for(int i = 0; i < k; i++) {
            if(fast == null) return null;
            fast = fast.next;
        }
        while(fast != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return slow;
    }
}

四：删除链表的倒数第n个节点

1.题目描述

给定一个链表，删除链表的倒数第 n 个节点并返回链表的头指针
例如，给出的链表为: 1→2→3→4→5, n= 2。
删除了链表的倒数第 nn 个节点之后,链表变为1→2→3→5.

数据范围： 链表长度 0≤n≤1000，链表中任意节点的值满足0≤val≤100

要求：空间复杂度 O(1)，时间复杂度 O(n)
备注：题目保证 nn 一定是有效的

2.解题思路

        对于这道题，还是采用快慢指针法，先让快指针走n步，然后对快指针进行判断，如果这时候快指针为空，说明要删除的结点为正数第一个，这时候只需要跳过第一个节点即可。否则则执行while循环，判断快指针下一个结点是否为空，若快指针下一个几点为空说明满指针这时候处在倒数第n个结点前一个结点，这时候只需要跳过慢指针下一个节点即可。

3.代码实现

import java.util.*;

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

public class Solution {
    /**
     * 
     * @param head ListNode类 
     * @param n int整型 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode removeNthFromEnd (ListNode head, int n) {
        // write code here
        if(head == null)
            return null;
        //哨兵节点
        ListNode res = new ListNode(-1);
        res.next = head;
        //快慢指针
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            fast = fast.next;
        }
        if(fast == null) {
            //能进入此条件说明要删除的节点为第一个
            res.next = res.next.next;
        } else {
            //让slow指向倒数第n个结点前一个结点
            while(fast.next != null) {
                slow = slow.next;
                fast = fast.next;
            }
            slow.next = slow.next.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