代码随想录算法训练营第四天 | 24. 两两交换链表中的节点 ，19.删除链表的倒数第N个节点 ，面试题 02.07. 链表相交，142.环形链表II

24. 两两交换链表中的节点

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视频讲解
给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

使用虚拟头结点，这样会方便很多，要不然每次针对头结点（没有前一个指针指向头结点），还要单独处理，要画图，不画图，操作多个指针很容易乱，而且要操作的先后顺序

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
        dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head，这样方面后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while(cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr) {
            ListNode* tmp = cur->next; // 记录临时节点
            ListNode* tmp1 = cur->next->next->next; // 记录临时节点

            cur->next = cur->next->next;    // 步骤一
            cur->next->next = tmp;          // 步骤二
            cur->next->next->next = tmp1;   // 步骤三

            cur = cur->next->next; // cur移动两位，准备下一轮交换
        }
        return dummyHead->next;
    }
};

题目总结

一定要画图！

19.删除链表的倒数第N个节点

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视频讲解
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]

双指针的经典应用，如果要删除倒数第n个节点，让fast移动n步，然后让fast和slow同时移动，直到fast指向链表末尾。删掉slow所指向的节点就可以了

• 定义fast指针和slow指针，初始值为虚拟头结点
  

• fast首先走n + 1步 ，为什么是n+1呢，因为只有这样同时移动的时候slow才能指向删除节点的上一个节点（方便做删除操作）
  

• fast和slow同时移动，直到fast指向末尾
  

• 删除slow指向的下一个节点
  

class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead->next = head;
        ListNode* slow = dummyHead;
        ListNode* fast = dummyHead;
        while(n-- && fast != NULL) {
            fast = fast->next;
        }
        fast = fast->next; // fast再提前走一步，因为需要让slow指向删除节点的上一个节点
        while (fast != NULL) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        slow->next = slow->next->next; 
        
        // ListNode *tmp = slow->next;  C++释放内存的逻辑
        // slow->next = tmp->next;
        // delete nth;
        
        return dummyHead->next;
    }
};

题目总结

双指针的操作，要注意，删除第N个节点，那么我们当前遍历的指针一定要指向 第N个节点的前一个节点

面试题 02.07. 链表相交

题目链接
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。如果两个链表没有交点，返回 null

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at '8'

简单来说，就是求两个链表交点节点的指针。 这里要注意，交点不是数值相等，而是指针相等。

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* curA = headA;
        ListNode* curB = headB;
        int lenA = 0, lenB = 0;
        while (curA != NULL) { // 求链表A的长度
            lenA++;
            curA = curA->next;
        }
        while (curB != NULL) { // 求链表B的长度
            lenB++;
            curB = curB->next;
        }
        curA = headA;
        curB = headB;
        // 让curA为最长链表的头，lenA为其长度
        if (lenB > lenA) {
            swap (lenA, lenB);
            swap (curA, curB);
        }
        // 求长度差
        int gap = lenA - lenB;
        // 让curA和curB在同一起点上（末尾位置对齐）
        while (gap--) {
            curA = curA->next;
        }
        // 遍历curA 和 curB，遇到相同则直接返回
        while (curA != NULL) {
            if (curA == curB) {
                return curA;
            }
            curA = curA->next;
            curB = curB->next;
        }
        return NULL;
    }
};

题目总结

注意 数值相同，不代表指针相同

142.环形链表II

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视频讲解
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

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点

主要判断两点：
1.判断链表是否环
2.如果有环，如何找到这个环的入口

判断链表是否有环

找到这个环的入口

可以使用快慢指针法，分别定义 fast 和 slow 指针，从头结点出发，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点，如果 fast 和 slow指针在途中相遇 ，说明这个链表有环

假设从头结点到环形入口节点 的节点数为x。 环形入口节点到 fast指针与slow指针相遇节点 节点数为y。 从相遇节点 再到环形入口节点节点数为 z

那么相遇时： slow指针走过的节点数为: x + y， fast指针走过的节点数：x + y + n (y + z)，n为fast指针在环内走了n圈才遇到slow指针， （y+z）为 一圈内节点的个数A，因为fast指针是一步走两个节点，slow指针一步走一个节点， 所以 fast指针走过的节点数 = slow指针走过的节点数 * 2：(x + y) * 2 = x + y + n (y + z)，两边消掉一个（x+y）: x + y = n (y + z)因为要找环形的入口，那么要求的是x，因为x表示 头结点到 环形入口节点的的距离，所以要求x ，将x单独放在左面：x = n (y + z) - y ，再从n(y+z)中提出一个 （y+z）来，整理公式之后为如下公式：x = (n - 1) (y + z) + z 注意这里n一定是大于等于1的，因为 fast指针至少要多走一圈才能相遇slow指针，这个公式说明什么呢？先拿n为1的情况来举例，意味着fast指针在环形里转了一圈之后，就遇到了 slow指针了，当 n为1的时候，公式就化解为 x = z
从头结点出发一个指针，从相遇节点 也出发一个指针，这两个指针每次只走一个节点， 那么当这两个指针相遇的时候就是 环形入口的节点
也就是在相遇节点处，定义一个指针index1，在头结点处定一个指针index2，让index1和index2同时移动，每次移动一个节点， 那么他们相遇的地方就是 环形入口的节点，那么 n如果大于1是什么情况呢，就是fast指针在环形转n圈之后才遇到 slow指针，其实这种情况和n为1的时候 效果是一样的，一样可以通过这个方法找到 环形的入口节点，只不过，index1 指针在环里 多转了(n-1)圈，然后再遇到index2，相遇点依然是环形的入口节点

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(fast != NULL && fast->next != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            // 快慢指针相遇，此时从head 和 相遇点，同时查找直至相遇
            if (slow == fast) {
                ListNode* index1 = fast;
                ListNode* index2 = head;
                while (index1 != index2) {
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                return index2; // 返回环的入口
            }
        }
        return NULL;
    }
};

题目总结

不仅考察对链表的操作，而且还需要一些数学运算

心得收获

• 链表的种类主要为：单链表，双链表，循环链表
• 链表的存储方式：链表的节点在内存中是分散存储的，通过指针连在一起
• 链表是如何进行增删改查的
• 数组和链表在不同场景下的性能分析
  考察链表的操作其实就是考察指针的操作，掌握链表的几种经典题型