算法入门——python数据结构(链表）(9)

概念性的内容可以参考下面这篇博文：（个人觉得博主写的很不错，如果侵权请私信联系删除。）

链表python基础知识_一蓑烟雨晴的博客-CSDN博客

前几天没有更新，觉得链表这里还是挺绕的，今天把这几天做的链表相关的题目都整理一下：

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题目一：【模板】链表

请你实现一个链表。
操作：
insert x y：将y加入链表，插入在第一个值为x的结点之前。若链表中不存在值为x的结点，则插入在链表末尾。保证x,y为int型整数。
delete x：删除链表中第一个值为x的结点。若不存在值为x的结点，则不删除。

输入描述：

第一行输入一个整数n (1≤n≤10^4)，表示操作次数。
接下来的n行，每行一个字符串，表示一个操作。保证操作是题目描述中的一种。

输出描述：

输出一行，将链表中所有结点的值按顺序输出。若链表为空，输出"NULL"(不含引号)。

示例：

输入	输出
5 insert 0 1 insert 0 3 insert 1 2 insert 3 4 delete 4	2 1 3

思路：

首先创建一个空列表，作为我们初始的链表；

通过input接收n（记得转化为int类型）；

设计两个函数insert和delete；

我们所需要用到的主要知识点就是对列表元素查找指定位置，获取位置下标进行插入删除操作。

所以插入的核心代码是

def insert(x,y):
    if x not in Linklist:
        Linklist.append(y)
    else:
        loc = Linklist.index(x)
        Linklist.insert(loc,y)

删除的核心代码是

def delete(x):
    if x in Linklist:
        loc = Linklist.index(x)
        Linklist.pop(loc)

最后输出列表的内容，而不是输出整个列表：

if len(LinkList)==0:
    print('NULL')
else:
    for i in LinkList:
        print(i,end=' ')

代码实现：

class Node:
    def __init__(self) -> None:
        self.data = []

    def insert(self, x, y):
        if x in self.data:
            loc = self.data.index(x)
            self.data.insert(loc, y)
        else:
            self.data.append(y)

    def delete(self, x):
        if x in self.data:
            loc = self.data.index(x)
            self.data.pop(loc)
        else:
            print()

    def taverlse(self):
        for i in range(len(self.data)):
            print(self.data[i], end=" ")


n = Node()
n_input = int(input())
for ip in range(n_input):
    inp = input()
    func = inp.split(" ")[0]
    if func == "insert":
        n.insert(int(inp.split(" ")[1]), int(inp.split(" ")[2]))
    elif func == "delete":
        if n.data != []:
            n.delete(int(inp.split(" ")[1]))
if not n.data:
    print("NULL")
else:
    n.taverlse()

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题目二：反转链表

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≤n≤1000

要求：空间复杂度 O(1)，时间复杂度 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：

示例1	示例2
输入： {1,2,3} 返回值： {3,2,1}	输入： {} 返回值： {} 说明： 空链表则输出空

思路：

将链表反转，就是将每个表元的指针从向后变成向前，那我们可以遍历原始链表，将遇到的节点一一指针逆向即可。指针怎么逆向？不过就是断掉当前节点向后的指针，改为向前罢了。

cur.next = pre

算法步骤：

• step 1：优先处理空链表，空链表不需要反转。
• step 2：我们可以设置两个指针，一个当前节点的指针，一个上一个节点的指针（初始为空）。
• step 3：遍历整个链表，每到一个节点，断开当前节点与后面节点的指针，并用临时变量记录后一个节点，然后当前节点指向上一个节点，即可以将指针逆向。
• step 4：再轮换当前指针与上一个指针，让它们进入下一个节点及下一个节点的前序节点。

图示：

代码实现：

# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None
#
# 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 head ListNode类 
# @return ListNode类
#
class Solution:
    def ReverseList(self , head: ListNode) -> ListNode:
        # write code here
        #处理空链表
        if not head:
            return None
        cur = head
        pre = None
        while cur:
            #断开链表，要记录后续一个
            temp = cur.next 
            #当前的next指向前一个
            cur.next = pre
            #前一个更新为当前
            pre = cur 
            #当前更新为刚刚记录的后一个
            cur = temp
        return pre

 题目三：合并两个排序的链表

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)，时间复杂度 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：

示例：

示例1	示例2	示例3
输入： {1,3,5},{2,4,6} 返回值： {1,2,3,4,5,6}	输入： {},{} 返回值： {}	输入： {-1,2,4},{1,3,4} 返回值： {-1,1,2,3,4,4}

 思路：

        方法一：迭代

        设置result为哑结点，放置于新链表之前，最后返回的就是result.next；设置cur为当前节点，从result开始，当两个链表都非空时进入循环，令新链表的下一个节点cur.next为val更小的节点，相应的链表节点后移一位，每次循环记得cur也要后移一位。如果循环结束后还有链表非空，cur指向非空链表，返回result.next。

         代码实现：

# -*- coding:utf-8 -*-
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None
        
class Solution:
    # 返回合并后列表
    def Merge(self, pHead1, pHead2):
        # write code here
        if not pHead1:
            return pHead2
        if not pHead2:
            return pHead1
        
        result = ListNode(-1)
        cur = result
        while pHead1 and pHead2:
            # 元素对比
            if pHead1.val <= pHead2.val:
                cur.next = pHead1
                pHead1 = pHead1.next
            else:
                cur.next = pHead2
                pHead2 = pHead2.next
            # 指针右移动一位
            cur = cur.next
        # 拼接未对比的链表
        cur.next = pHead1 if pHead1 else pHead2
        return result.next

        方法二：递归

        特殊情况：如果有一个链表为空，返回另一个链表；如果pHead1 节点值比小pHead2，下一个节点应该是 pHead1，应该return pHead1，在return之前，指定pHead1的下一个节点应该是pHead1.next和pHead2俩链表的合并后的头结点；如果pHead1 节点值比pHead2大，下一个节点应该是pHead2，应该return pHead2，在return之前，指定pHead2的下一个节点应该是pHead1和pHead2.next俩链表的合并后的头结点。

        代码实现：

# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None
#
# 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 pHead1 ListNode类 
# @param pHead2 ListNode类 
# @return ListNode类
#
class Solution:
    def Merge(self , pHead1: ListNode, pHead2: ListNode) -> ListNode:
        # write code here
        #  list1 list2为空的情况
        if not pHead1  or not pHead2 :
            if pHead1 != None:
                return pHead1
            else:
                return pHead2
        
        #  两个链表元素依次对比
        if(pHead1.val <= pHead2.val):
            # 递归计算 pHead1.next, pHead2
            pHead1.next = self.Merge(pHead1.next, pHead2)
            return pHead1
        else:
            #  递归计算  pHead1, pHead2.next
            pHead2.next = self.Merge(pHead1, pHead2.next)
            return pHead2
        
    

时间复杂度O(N+M)：M N分别表示pHead1, pHead2的长度

空间复杂度O(N+M)：迭代次数占用空间 

题目四：删除链表的节点

给定单向链表的头指针和一个要删除的节点的值，定义一个函数删除该节点。返回删除后的链表的头节点。

1.此题对比原题有改动

2.题目保证链表中节点的值互不相同

3.该题只会输出返回的链表和结果做对比，所以若使用 C 或 C++ 语言，你不需要 free 或 delete 被删除的节点

数据范围:

0<=链表节点值<=10000

0<=链表长度<=10000

示例：

示例1	示例2
输入： {2,5,1,9},5 返回值： {2,1,9} 说明： 给定你链表中值为 5 的第二个节点，那么在调用了你的函数之后，该链表应变为 2 -> 1 -> 9	输入： {2,5,1,9},1 返回值： {2,5,9} 说明： 给定你链表中值为 1 的第三个节点，那么在调用了你的函数之后，该链表应变为 2 -> 5 -> 9

思路：

既然是整个链表元素都不相同，我们要删除给定的一个元素，那我们首先肯定要找到这个元素，然后考虑删除它。

删除一个链表节点，肯定是断掉它的前一个节点指向它的指针，然后指向它的后一个节点，即越过了需要删除的这个节点。

pre.next = cur.next

算法步骤：

• step 1：首先我们加入一个头部节点，方便于如果可能的话删除掉第一个元素。
• step 2：准备两个指针遍历链表，一个指针指向当前要遍历的元素，另一个指针指向该元素的前序节点，便于获取它的指针。
• step 3：遍历链表，找到目标节点，则断开连接，指向后一个。
• step 4：返回时去掉我们加入的头节点。

图示：

代码实现：

# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None
#
# 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 head ListNode类
# @param val int整型
# @return ListNode类
#
class Solution:
    def deleteNode(self, head: ListNode, val: int) -> ListNode:
        # 加入一个头节点
        res = ListNode(0)
        res.next = head
        # 前序节点
        pre = res
        # 当前节点
        cur = head
        # 遍历链表
        while cur is not None:
            # 找到目标节点
            if cur.val == val:
                # 断开连接
                pre.next = cur.next
                break
            pre = cur
            cur = cur.next
        # 返回去掉头节点
        return res.next