【算法系列之链表I】leetcode206.反转链表
203.移除链表元素
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给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。
输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]
解题思路
- 核心思路就是删除元素和设置虚拟头结点
Java实现
class Solution_LC203 {
public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
ListNode dummy = new ListNode(-1);
dummy.next = head;
ListNode cur = dummy;
while (cur.next != null) {
if (cur.next.val == val) {
cur.next = cur.next.next;
} else {
cur = cur.next;
}
}
return dummy.next;
}
}
707.设计链表
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你可以选择使用单链表或者双链表，设计并实现自己的链表。
单链表中的节点应该具备两个属性：val 和 next 。val 是当前节点的值，next 是指向下一个节点的指针/引用。
如果是双向链表，则还需要属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点下标从 0 开始。
实现 MyLinkedList 类：
MyLinkedList()初始化MyLinkedList对象。int get(int index)获取链表中下标为index的节点的值。如果下标无效，则返回-1。void addAtHead(int val)将一个值为val的节点插入到链表中第一个元素之前。在插入完成后，新节点会成为链表的第一个节点。void addAtTail(int val)将一个值为val的节点追加到链表中作为链表的最后一个元素。void addAtIndex(int index, int val)将一个值为val的节点插入到链表中下标为index的节点之前。如果index等于链表的长度，那么该节点会被追加到链表的末尾。如果index比长度更大，该节点将 不会插入 到链表中。void deleteAtIndex(int index)如果下标有效，则删除链表中下标为index的节点。
输入
["MyLinkedList", "addAtHead", "addAtTail", "addAtIndex", "get", "deleteAtIndex", "get"]
[[], [1], [3], [1, 2], [1], [1], [1]]
输出
[null, null, null, null, 2, null, 3]
解释
MyLinkedList myLinkedList = new MyLinkedList();
myLinkedList.addAtHead(1);
myLinkedList.addAtTail(3);
myLinkedList.addAtIndex(1, 2); // 链表变为 1->2->3
myLinkedList.get(1); // 返回 2
myLinkedList.deleteAtIndex(1); // 现在，链表变为 1->3
myLinkedList.get(1); // 返回 3
解题思路
- 删除元素，判断大小是否在指定范围内。删除和添加元素都要调整size大小。
- 删除元素和添加元素，都是要获取前置节点。
- 双链表的实现，也是获取需要添加元素的前一个元素的位置。
Java实现
单链表
class MyLinkedList {
int size;
ListNode dummy;
public MyLinkedList() {
size = 0;
dummy = new ListNode(-1);
}
public int get(int index) {
//如果index非法，返回-1
if (index < 0 || index >= size) {
return -1;
}
ListNode cur = dummy;
for (int i = 0; i <= index; i++) {
cur = cur.next;
}
return cur.val;
}
public void addAtHead(int val) {
addAtIndex(0, val);
}
public void addAtTail(int val) {
addAtIndex(size, val);
}
public void addAtIndex(int index, int val) {
if (index > size) {
return;
}
if (index < 0) {
index = 0;
}
size++;
ListNode pre = dummy;
for (int i = 0; i < index; i++) {
pre = pre.next;
}
ListNode addNode = new ListNode(val);
addNode.next = pre.next;
pre.next = addNode;
}
public void deleteAtIndex(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
return;
}
size--;
if (index == 0) {
dummy = dummy.next;
return;
}
ListNode pre = dummy;
for (int i = 0; i < index; i++) {
pre = pre.next;
}
pre.next = pre.next.next;
}
class ListNode {
public int val;
public ListNode next = null;
public ListNode(int val) {
this.val = val;
}
public ListNode() {
}
}
}
双链表
class MyLinkedList {
//记录链表中元素的数量
int size;
//记录链表的虚拟头结点和尾结点
DListNode head, tail;
public MyLinkedList() {
head = new DListNode(-1);
tail = new DListNode(-1);
size = 0;
head.next = tail;
tail.prev = head;
}
public int get(int index) {
if (index < 0 || index >= size) {
return -1;
}
DListNode cur = head;
if (index >= size / 2) {
cur = tail;
for (int i = 0; i < size - index; i++) {
cur = cur.prev;
}
} else {
for (int i = 0; i <= index; i++) {
cur = cur.next;
}
}
return cur.val;
}
public void addAtHead(int val) {
addAtIndex(0, val);
}
public void addAtTail(int val) {
addAtIndex(size, val);
}
public void addAtIndex(int index, int val) {
//index大于链表长度
if (index > size) {
return;
}
//index小于0
if (index < 0) {
index = 0;
}
size++;
DListNode pre = head;
for (int i = 0; i < index; i++) {
pre = pre.next;
}
DListNode next = pre.next;
DListNode newNode = new DListNode(val);
pre.next = newNode;
newNode.next = next;
newNode.prev = pre;
next.prev = newNode;
}
public void deleteAtIndex(int index) {
//判断索引是否有效
if (index < 0 || index >= size) {
return;
}
size--;
DListNode cur = this.head;
for (int i = 0; i <= index; i++) {
cur = cur.next;
}
DListNode prev= cur.prev;
DListNode next= cur.next;
prev.next = next;
next.prev = prev;
}
//双链表
class DListNode {
int val;
DListNode next, prev;
DListNode() {
}
DListNode(int val) {
this.val = val;
}
}
}
/**
* Your MyLinkedList object will be instantiated and called as such:
* MyLinkedList obj = new MyLinkedList();
* int param_1 = obj.get(index);
* obj.addAtHead(val);
* obj.addAtTail(val);
* obj.addAtIndex(index,val);
* obj.deleteAtIndex(index);
*/
206.反转链表
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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。
输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]
解题思路
- 我第一次做题的时候，我记得方法叫做穿针引线。通过不断更新pre和cur的节点，当cur节点为空，停止更新，此时pre节点是反转链表的头结点。
Java实现
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode pre = null;
ListNode cur = head;
while (cur != null) {
ListNode next = cur.next;
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = next;
}
return pre;
}
}
24. 两两交换链表中的节点
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给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。
输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]
解题思路
- 每一次交换节点后，更新交换节点的前置节点。更新节点为交换节点的第一个节点。
Java实现
class Solution_LC24 {
public ListNode swapPairs(ListNode head) {
ListNode dummy = new ListNode(-1);
dummy.next = head;
ListNode cur = dummy;
while (cur.next != null && cur.next.next != null) {
ListNode node1 = cur.next;
ListNode node2 = cur.next.next;
ListNode next = node2.next;
cur.next = node2;
node2.next = node1;
node1.next = next;
cur = node1;
}
return dummy.next;
}
}
19.删除链表的倒数第N个节点
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给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。
输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]
解题思路
- 快慢指针，两个节点相差n步。
- 如果是删除倒数第一个，那么慢指针如果停留在倒数第一个元素的前置节点，是方便删除的。fast遍历到最后始终是结束节点，空节点的前置节点。
Java实现
class Solution_LC19 {
public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
ListNode dummy = new ListNode(-1);
dummy.next = head;
ListNode slow = dummy;
ListNode fast = dummy;
for (int i = 0; i < n; i++) {
fast = fast.next;
}
while (fast.next != null) {
fast = fast.next;
slow = slow.next;
}
slow.next = slow.next.next;
return dummy.next;
}
}
160. 相交链表
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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 。
解题思路
- 如果链表A和链表B的长度拼接起来，那么在遍历
lenA+lenB个节点后，如果存在相交的节点，那么肯定能找到交点。
Java实现
public class Solution_LC160 {
public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
if (headA == null || headB == null) {
return null;
}
ListNode pA = headA;
ListNode pB = headB;
while (pA != pB) {
pA = pA == null ? headB : pA.next;
pB = pB == null ? headA : pB.next;
}
return pA;
}
}
141. 环形链表
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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 。
解题思路
- 快慢指针
Java实现
public class Solution {
public boolean hasCycle(ListNode head) {
ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
if (slow == fast) {
return true;
}
}
return false;
}
}
142.环形链表II
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给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。
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）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。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。
不允许修改 链表。
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
解题思路
- 当快慢相遇，获取首节点和快节点，进行遍历，相交的点是环入口。有点难分析。
Java实现
public class Solution {
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
if (slow == fast) {
ListNode index1 = fast;
ListNode index2 = head;
// 两个指针，从头结点和相遇结点，各走一步，直到相遇，相遇点即为环入口
while (index1 != index2) {
index1 = index1.next;
index2 = index2.next;
}
return index1;
}
}
return null;
}
}