【算法面试题汇总】LeetBook列表的算法面试题汇总---链表题目及答案
如果有错的还请各位大佬指出呀
有些是copy的还望不要介意
本人只做学习记录
链表
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- 复制带随机指针的链表
- 环形链表
- 排序链表
- 相交链表
- 反转链表
- 回文链表
- 删除链表中的节点
- 奇偶链表
-
复制带随机指针的链表
题目描述：
给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。
构造这个链表的深拷贝。深拷贝应该正好由 n 个全新节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。
例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。
返回复制链表的头节点。
用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：
val：一个表示 Node.val 的整数。
random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。
你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。
示例1：
输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
- 回溯+哈希表
时间O(n)空间O(n)
/*
// Definition for a Node.
class Node {
int val;
Node next;
Node random;
public Node(int val) {
this.val = val;
this.next = null;
this.random = null;
}
}
*/
class Solution {
//记录每个节点对应新创建的节点
Map<Node,Node> map = new HashMap<>();
public Node copyRandomList(Node head) {
if(head==null){
return null;
}
if(!map.containsKey(head)){
//map中没有便新创建
Node newNode = new Node(head.val);
map.put(head,newNode);
newNode.next = copyRandomList(head.next);
newNode.random = copyRandomList(head.random);
}
//因为一个节点可能被多个节点指向，所以为了防止重复拷贝，可以直接从哈希表中取出拷贝后的节点的指针
return map.get(head);
}
}
- 拆分
时间O(n)空间O(1)
/*
// Definition for a Node.
class Node {
int val;
Node next;
Node random;
public Node(int val) {
this.val = val;
this.next = null;
this.random = null;
}
}
*/
class Solution {
public Node copyRandomList(Node head) {
if(head == null){
return null;
}
//复制节点：A->A1->B->B1
Node cur = head;
while(cur != null){
Node next = cur.next; //B
cur.next = new Node(cur.val); //A1
cur.next.next = next;
cur = next;
}
//复制随机节点
cur = head;
while(cur != null){
Node curNew = cur.next;//A1
A->A1->B->B1->C->C1 比如A.random->c 让A1.random->C.next 也就是C1
curNew.random = cur.random == null ? null : cur.random.next;
cur = cur.next.next;//B
}
//拆分,比如把 A->A1->B->B1拆分成 A->B和A1->B1
Node headNew = head.next;
cur = head;
Node curNew = head.next;
while(cur != null){
cur.next = cur.next.next;
cur = cur.next;
curNew.next = cur == null ? null : cur.next;
curNew = curNew.next;
}
return headNew;
}
}
环形链表
题目描述：
给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。
如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。
示例1：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
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哈希表
时间O(n)空间O(n)
/**
* 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) {
Set<ListNode> set = new HashSet<>();
while(head != null){
if(!set.add(head)){
return true;
}
head = head.next;
}
return false;
}
}
进阶:你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？
-
快慢双指针
时间O(n)空间O(1)
/**
* 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.next;
while(slow != fast){
if(fast == null || fast.next == null){
return false;
}
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
return true;
}
}
排序链表
题目描述：
给你链表的头结点 head ，请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。
示例：
输入：head = [4,2,1,3]
输出：[1,2,3,4]
-
自顶向下归并排序
时间O(nlogn)空间O(logn)
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public ListNode sortList(ListNode head) {
return sort(head,null);
}
private ListNode sort(ListNode head,ListNode tail){
if(head == null){
return head;
}
//此时链表只有一个节点了
if(head.next == tail){
//
head.next = null;
return head;
}
ListNode slow = head,fast = head;
while(fast != tail){
//当fast到达尾部时，slow为中间节点
slow = slow.next;
fast = fast.next;
if(fast != tail){
fast = fast.next;//fast移动两个位置
}
}
ListNode mid = slow;
ListNode list1 = sort(head,mid);
ListNode list2 = sort(mid,tail);
ListNode sorted = merge(list1,list2);
return sorted;
}
private ListNode merge(ListNode list1,ListNode list2){
ListNode sortHead = new ListNode(0);
ListNode temp = sortHead,temp1 = list1,temp2 = list2;
while(temp1!=null && temp2!=null){
if(temp1.val <= temp2.val){
temp.next = temp1;
temp1 = temp1.next;
}else{
temp.next = temp2;
temp2 = temp2.next;
}
temp = temp.next;
}
if(temp1!=null){
temp.next = temp1;
}else if(temp2 != null){
temp.next = temp2;
}
return sortHead.next;
}
}
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自底向上归并*
时间O(nlogn)空间O(1)
(这种本人还未搞明白所以是直接复制一位大佬的）
class Solution {
// 自底向上归并排序
public ListNode sortList(ListNode head) {
if(head == null){
return head;
}
// 1. 首先从头向后遍历,统计链表长度
int length = 0; // 用于统计链表长度
ListNode node = head;
while(node != null){
length++;
node = node.next;
}
// 2. 初始化 引入dummynode
ListNode dummyHead = new ListNode(0);
dummyHead.next = head;
// 3. 每次将链表拆分成若干个长度为subLen的子链表 , 并按照每两个子链表一组进行合并
for(int subLen = 1;subLen < length;subLen <<= 1){ // subLen每次左移一位（即sublen = sublen*2） PS:位运算对CPU来说效率更高
ListNode prev = dummyHead;
ListNode curr = dummyHead.next; // curr用于记录拆分链表的位置
while(curr != null){ // 如果链表没有被拆完
// 3.1 拆分subLen长度的链表1
ListNode head_1 = curr; // 第一个链表的头 即 curr初始的位置
for(int i = 1; i < subLen && curr != null && curr.next != null; i++){ // 拆分出长度为subLen的链表1
curr = curr.next;
}
// 3.2 拆分subLen长度的链表2
ListNode head_2 = curr.next; // 第二个链表的头 即 链表1尾部的下一个位置
curr.next = null; // 断开第一个链表和第二个链表的链接
curr = head_2; // 第二个链表头 重新赋值给curr
for(int i = 1;i < subLen && curr != null && curr.next != null;i++){ // 再拆分出长度为subLen的链表2
curr = curr.next;
}
// 3.3 再次断开 第二个链表最后的next的链接
ListNode next = null;
if(curr != null){
next = curr.next; // next用于记录 拆分完两个链表的结束位置
curr.next = null; // 断开连接
}
// 3.4 合并两个subLen长度的有序链表
ListNode merged = mergeTwoLists(head_1,head_2);
prev.next = merged; // prev.next 指向排好序链表的头
while(prev.next != null){ // while循环 将prev移动到 subLen*2 的位置后去
prev = prev.next;
}
curr = next; // next用于记录 拆分完两个链表的结束位置
}
}
// 返回新排好序的链表
return dummyHead.next;
}
// 此处是Leetcode21 --> 合并两个有序链表
public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1,ListNode l2){
ListNode dummy = new ListNode(0);
ListNode curr = dummy;
while(l1 != null && l2!= null){ // 退出循环的条件是走完了其中一个链表
// 判断l1 和 l2大小
if (l1.val < l2.val){
// l1 小 ， curr指向l1
curr.next = l1;
l1 = l1.next; // l1 向后走一位
}else{
// l2 小 ， curr指向l2
curr.next = l2;
l2 = l2.next; // l2向后走一位
}
curr = curr.next; // curr后移一位
}
// 退出while循环之后,比较哪个链表剩下长度更长,直接拼接在排序链表末尾
if(l1 == null) curr.next = l2;
if(l2 == null) curr.next = l1;
// 最后返回合并后有序的链表
return dummy.next;
}
}
相交链表
给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。
图示两个链表在节点 c1 开始相交：
题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。
注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。
自定义评测：
评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）：
intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0
listA - 第一个链表
listB - 第二个链表
skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。
示例：
输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at '8'
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,6,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。
— 请注意相交节点的值不为 1，因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点 (A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。换句话说，它们在内存中指向两个不同的位置，而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点，B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。
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代码实现
时间O(n)空间O(1)
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode(int x) {
* val = x;
* next = null;
* }
* }
*/
public class Solution {
public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
if(headA == null || headA == null){
return null;
}
ListNode listA = headA;
ListNode listB = headB;
while(listA != listB){
//若该链表的节点移动到null时还没找到则指向另一个链表找
listA = listA == null? headB : listA.next;
listB = listB == null? headA : listB.next;
}
return listA;
}
}
反转链表
题目描述：
给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。
示例：
输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]
进阶:链表可以选用迭代或递归方式完成反转。你能否用两种方法解决这道题？
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迭代
时间O(n)空间O(1）
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode prev = null;
ListNode cur = head;
//将指向下一个节点的指针指向上一个节点
while(cur != null){
ListNode next = cur.next;
cur.next = prev;
prev = cur;
cur = next;
}
return prev;
}
}
-
递归
时间O(n)空间O(n)
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
//终止条件
if(head == null || head.next == null){
return head;
}
ListNode cur = reverseList(head.next);
//当前节点的下一个节点指向当前节点
head.next.next = head;
//原本当前节点指向下一节点的指针指向null
//使x->y改为x<-y,将->指向null
head.next = null;
return cur;
}
}
回文链表
题目描述：
给你一个单链表的头节点 head ，请你判断该链表是否为回文链表。如果是，返回 true ；否则，返回 false 。
示例：
输入：head = [1,2,2,1]
输出：true
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数组
时间O(n)空间O(n)
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public boolean isPalindrome(ListNode head) {
//将链表的值保存在数组列表中
List<Integer> list = new ArrayList<>();
ListNode cur = head;
while(cur != null){
list.add(cur.val);
cur = cur.next;
}
int left = 0;
int right = list.size()-1;
while(left<right){
if(list.get(left) != list.get(right)){
return false;
}
left++;
right--;
}
return true;
}
}
- 快慢指针反转后半部分链表
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public boolean isPalindrome(ListNode head) {
ListNode fast = head,slow = head;
//通过快慢指针找到中点
while(fast != null && fast.next != null){
fast = fast.next.next;
slow = slow.next;
}
//若fast不为null，则为奇数
if(fast != null){
slow = slow.next;
}
//反转后半部分链表
slow = reverse(slow);
//快指针返回到头节点，和慢指针同步移动进行比较
fast = head;
while(slow!=null){
if(fast.val != slow.val){
return false;
}
fast = fast.next;
slow = slow.next;
}
return true;
}
private ListNode reverse(ListNode head){
ListNode prev = null;
while(head!=null){
ListNode next = head.next;
head.next = prev;
prev = head;
head = next;
}
return prev;
}
}
- 递归
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
ListNode temp;
public boolean isPalindrome(ListNode head) {
temp = head;
return check(head);
}
public boolean check(ListNode head){
if(head == null){
return true;
}
/**链表的逆序打印
*private void printListNode(ListNode head) {
* if (head == null)
* return;
* printListNode(head.next);
* System.out.println(head.val);
*}
*/
//通过逆序遍历和正序遍历进行比较
boolean res = check(head.next) && (temp.val == head.val);
temp = temp.next;
return res;
}
}
- 栈
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public boolean isPalindrome(ListNode head) {
if(head==null){
return true;
}
ListNode temp = head;
Stack<Integer> stack = new Stack();
int len = 0;
//把链表的值存放在栈中
while(temp != null){
stack.push(temp.val);
temp = temp.next;
len++;
}
//链表长度除以2
len>>=1;
//出一半的栈
while(len-->=0){
if(head.val != stack.pop()){
return false;
}
head = head.next;
}
return true;
}
}
删除链表中的节点
题目描述：
有一个单链表的 head，我们想删除它其中的一个节点 node。
给你一个需要删除的节点 node 。你将 无法访问 第一个节点 head。
链表的所有值都是 唯一的，并且保证给定的节点 node 不是链表中的最后一个节点。
删除给定的节点。注意，删除节点并不是指从内存中删除它。这里的意思是：
给定节点的值不应该存在于链表中。
链表中的节点数应该减少 1。
node 前面的所有值顺序相同。
node 后面的所有值顺序相同。
自定义测试：
对于输入，你应该提供整个链表 head 和要给出的节点 node。node 不应该是链表的最后一个节点，而应该是链表中的一个实际节点。
我们将构建链表，并将节点传递给你的函数。
输出将是调用你函数后的整个链表。
示例：
输入：head = [4,5,1,9], node = 5
输出：[4,1,9]
解释：指定链表中值为 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 4 -> 1 -> 9
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与下一个节点交换
时间O(1)空间O(1)
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode(int x) { val = x; }
* }
*/
class Solution {
public void deleteNode(ListNode node) {
//将该节点的值改为下一个节点的值
//4->5->1->9 => 4->1->1->9
node.val = node.next.val;
//将该节点的下一个节点删除
//4->1->9
node.next = node.next.next;
}
}
奇偶链表
题目描述：
给定单链表的头节点 head ，将所有索引为奇数的节点和索引为偶数的节点分别组合在一起，然后返回重新排序的列表。
第一个节点的索引被认为是 奇数 ， 第二个节点的索引为 偶数 ，以此类推。
请注意，偶数组和奇数组内部的相对顺序应该与输入时保持一致。
你必须在 O(1) 的额外空间复杂度和 O(n) 的时间复杂度下解决这个问题。
示例：
输入: head = [1,2,3,4,5]
输出: [1,3,5,2,4]
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分离奇偶节点后合并
时间O(n)空间O(1)
/**
* Definition for singly-linked list.
* public class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode() {}
* ListNode(int val) { this.val = val; }
* ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
* }
*/
class Solution {
public ListNode oddEvenList(ListNode head) {
if(head == null){
return head;
}
ListNode evenHead = head.next;
//头节点为奇数链的头节点
ListNode odd = head,even = evenHead;
while(even!=null && even.next!=null){
//奇数的下一个节点是偶数的下一个节点
odd.next = even.next;
odd = odd.next;
//奇数指针此时在偶数指针前面，所以奇数的下一个节点是偶数的下一个节点
even.next = odd.next;
even = even.next;
}
//此时奇数链完成后拼接偶数链
odd.next = evenHead;
return head;
}
}