【1200 题】（链表，栈，队列）0022 ~ 0029
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【1200 题】系列 Github ：https://github.com/hairrrrr/1200_Problem
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文章目录
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- 0022 环形链表 II
- 0023 数组形式的整数加法
- 0024 复制带随机指针的链表
- 0025 对链表进行插入排序
- 0026 有效的括号
- 0027 用栈实现队列
- 0028 用队列实现栈
- 0029 设计循环队列
- 反思
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0022 环形链表 II
- https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/
给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。
为了表示给定链表中的环，我们使用整数 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。
说明：不允许修改给定的链表。
C 解法：
快慢指针法：
解法讲解：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/solution/linked-list-cycle-ii-kuai-man-zhi-zhen-shuang-zhi-/
/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
struct ListNode* fast = head, *slow = head;
while(1){
if(fast == NULL || fast->next == NULL)
return NULL;
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
if(fast == slow)
break;
}
fast = head;
while(fast != slow){
fast = fast->next;
slow = slow->next;
}
return fast;
}
0023 数组形式的整数加法
https://leetcode-cn.com/problems/add-to-array-form-of-integer/
C ：
解法：https://leetcode-cn.com/problems/add-to-array-form-of-integer/solution/shu-zu-xing-shi-de-zheng-shu-jia-fa-by-leetcode/
/**
* Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
*/
int* addToArrayForm(int* A, int ASize, int K, int* returnSize){
int i, j, AddSize;
int a[4] = {0}; // K 只有 5 位且 A 数组大小至少为 1
int* newArr;
i = ASize - 1;
while(K != 0 && i >= 0){
K = A[i] + K;
A[i] = K % 10;
K /= 10;
i--;
}
// 如果 K == 0，说明没有进位问题且A数组大小够用
if(K == 0){
*returnSize = ASize;
return A;
}
// A数组大小不够用，需要扩容
// 我的思路是：先将多余的位从低位到高位存储在数组a中；然后malloc一个合适大小的数组，将a中的位按从高到低存储在新数组中，然后再将A中的位复制到新数组中
i = 0;
while(K != 0){
a[i++] = K % 10;
K /= 10;
}
AddSize = i;
newArr = (int*)malloc(sizeof(int) * (AddSize + ASize));
for(i = AddSize - 1, j = 0; i >= 0; i--, j++)
newArr[j] = a[i];
for(i = 0; i < ASize; i++, j++)
newArr[j] = A[i];
*returnSize = AddSize + ASize;
return newArr;
}
0024 复制带随机指针的链表
https://leetcode-cn.com/problems/copy-list-with-random-pointer/
**C **
解法：https://leetcode-cn.com/problems/copy-list-with-random-pointer/solution/fu-zhi-dai-sui-ji-zhi-zhen-de-lian-biao-by-leetcod/
/**
* Definition for a Node.
* struct Node {
* int val;
* struct TreeNode *next;
* struct TreeNode *random;
* };
*/
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
if(head == NULL)
return NULL;
struct Node* orig_node, *clone_node, *newHead;
// 1. 复制结点
orig_node = head;
while(orig_node != NULL){
clone_node = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
clone_node->val = orig_node->val;
clone_node->next = orig_node->next;
orig_node->next = clone_node;
orig_node = clone_node->next;
}
// 2. 复制随机指针
orig_node = head;
while(orig_node != NULL){
orig_node->next->random = (orig_node->random == NULL) ? NULL : orig_node->random->next;
orig_node = orig_node->next->next;
}
// 3. 拆链
orig_node = head;
clone_node = orig_node->next;
newHead = clone_node;
while(orig_node != NULL){
orig_node->next = orig_node->next->next;
clone_node->next = (clone_node->next == NULL)? NULL : clone_node->next->next;
orig_node = orig_node->next;
clone_node = clone_node->next;
}
return newHead;
}
0025 对链表进行插入排序
https://leetcode-cn.com/problems/insertion-sort-list/
插入排序的动画演示如上。从第一个元素开始，该链表可以被认为已经部分排序（用黑色表示）。
每次迭代时，从输入数据中移除一个元素（用红色表示），并原地将其插入到已排好序的链表中。
插入排序算法：
插入排序是迭代的，每次只移动一个元素，直到所有元素可以形成一个有序的输出列表。
每次迭代中，插入排序只从输入数据中移除一个待排序的元素，找到它在序列中适当的位置，并将其插入。
重复直到所有输入数据插入完为止。
示例 1：
输入: 4->2->1->3
输出: 1->2->3->4
示例 2：
输入: -1->5->3->4->0
输出: -1->0->3->4->5
**C **
解法如图：
https://leetcode-cn.com/problems/insertion-sort-list/comments/93262
/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
struct ListNode* insertionSortList(struct ListNode* head){
if(head == NULL || head->next == NULL)
return head;
struct ListNode dummyHead;
struct ListNode* prev = head, *cur = head->next;
dummyHead.next = head;
while(cur != NULL){
if(cur->val < prev->val){
struct ListNode* find = &dummyHead;
while(find->next->val < cur->val){
find = find->next;
}
prev->next = cur->next;
cur->next = find->next;
find->next = cur;
cur = prev->next;
}
else{
prev = prev->next;
cur = cur->next;
}
}
return dummyHead.next;
}
0026 有效的括号
https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/
给定一个只包括 ‘(’，’)’，’{’，’}’，’[’，’]’ 的字符串，判断字符串是否有效。
有效字符串需满足：
左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。
注意空字符串可被认为是有效字符串。
示例 1:
输入: "()"
输出: true
示例 2:
输入: "()[]{}"
输出: true
示例 3:
输入: "(]"
输出: false
示例 4:
输入: "([)]"
输出: false
示例 5:
输入: "{[]}"
输出: true
C
解法如图：
https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/solution/shun-xu-zhan-bian-li-zi-fu-chuan-pi-pei-by-zhi-an-/
bool isValid(char * s){
if(s == NULL)
return true;
int len = strlen(s);
char* stack = (char*)malloc(sizeof(char) * len);
int i, top = -1;
// 这说明 len 是奇数 if 的判断表达式和 len % 2 != 0 同理
if(len & 1 == 1){
free(stack);
return false;
}
for(i = 0; i < len; i++){
if(s[i] == '{' || s[i] == '[' || s[i] == '(')
stack[++top] = s[i];
// 输入的不是左括号且栈空
else if(top == -1){
free(stack);
return false;
}
// 利用了括号的ASCII码值，如果匹配则让右括号出栈
else if(s[i] == stack[top] + 1 || s[i] == stack[top] + 2)
top--;
else{
free(stack);
return false;
}
}
free(stack);
return top == -1;
}
0027 用栈实现队列
https://leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks
使用栈实现队列的下列操作：
push(x) -- 将一个元素放入队列的尾部。
pop() -- 从队列首部移除元素。
peek() -- 返回队列首部的元素。
empty() -- 返回队列是否为空。
示例:
MyQueue queue = new MyQueue();
queue.push(1);
queue.push(2);
queue.peek(); // 返回 1
queue.pop(); // 返回 1
queue.empty(); // 返回 false
说明:
你只能使用标准的栈操作 -- 也就是只有 push to top, peek/pop from top, size, 和 is empty 操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持栈。你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个栈，只要是标准的栈操作即可。
假设所有操作都是有效的 （例如，一个空的队列不会调用 pop 或者 peek 操作）。
C
以下是模板：
typedef struct {
} MyQueue;
/** Initialize your data structure here. */
MyQueue* myQueueCreate() {
}
/** Push element x to the back of queue. */
void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
}
/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
int myQueuePop(MyQueue* obj) {
}
/** Get the front element. */
int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
}
/** Returns whether the queue is empty. */
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
}
void myQueueFree(MyQueue* obj) {
}
/**
* Your MyQueue struct will be instantiated and called as such:
* MyQueue* obj = myQueueCreate();
* myQueuePush(obj, x);
* int param_2 = myQueuePop(obj);
* int param_3 = myQueuePeek(obj);
* bool param_4 = myQueueEmpty(obj);
* myQueueFree(obj);
*/
解法：
https://leetcode-cn.com/problems/implement-queue-using-stacks/solution/232-yong-zhan-shi-xian-dui-lie-cyu-yan-by-realjimm/
注意： 第三步逻辑有点问题。入队直接入A栈即可。（因为出队会先将B栈清空后才会再从A栈导入B栈）
我分了 4 个文件写，stack.h,stack.c,stackQueue.h,stackQueue.c,这里就放后两个文件，想看详细的去 Github 上看。
stackQueue.h
#ifndef STACK_QUEUE
#define STCK_QUEUE
#include"stack.h"
#define QUEUE_SIZE 50
typedef int DataType;
typedef struct {
Stack* stackIn;
Stack* stackOut;
} MyQueue;
/** Initialize your data structure here. */
MyQueue* myQueueCreate();
/** Push element x to the back of queue. */
void myQueuePush(MyQueue* obj, DataType x);
/** Removes the element from in front of queue and returns that element. */
DataType myQueuePop(MyQueue* obj);
/** Get the front element. */
DataType myQueuePeek(MyQueue* obj);
/** Returns whether the queue is empty. */
bool myQueueEmpty(MyQueue* obj);
bool myQueueFull(MyQueue* obj);
void myQueueFree(MyQueue* obj);
/**
* Your MyQueue struct will be instantiated and called as such:
* MyQueue* obj = myQueueCreate();
* myQueuePush(obj, x);
* DataType param_2 = myQueuePop(obj);
* DataType param_3 = myQueuePeek(obj);
* bool param_4 = myQueueEmpty(obj);
* myQueueFree(obj);
*/
#endif
stackQueue.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include0028 用队列实现栈
https://leetcode-cn.com/problems/implement-stack-using-queues/
使用队列实现栈的下列操作：
push(x) -- 元素 x 入栈
pop() -- 移除栈顶元素
top() -- 获取栈顶元素
empty() -- 返回栈是否为空
注意:
你只能使用队列的基本操作-- 也就是 push to back, peek/pop from front, size, 和 is empty 这些操作是合法的。
你所使用的语言也许不支持队列。 你可以使用 list 或者 deque（双端队列）来模拟一个队列 , 只要是标准的队列操作即可。
你可以假设所有操作都是有效的（例如, 对一个空的栈不会调用 pop 或者 top 操作）。
C
总共四个文件，这里写两个文件内容，剩下的请去 Github 上查看
queue_stack.h
#ifndef QUEUE_STACK
#define QUEUE_STACK
#include"queue.h"
#includequeue_stack.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"queue_stack.h"
#include"queue.h"
#include0029 设计循环队列
https://leetcode-cn.com/problems/design-circular-queue/
设计你的循环队列实现。 循环队列是一种线性数据结构，其操作表现基于 FIFO（先进先出）原则并且队尾被连接在队首之后以形成一个循环。它也被称为“环形缓冲器”。
循环队列的一个好处是我们可以利用这个队列之前用过的空间。在一个普通队列里，一旦一个队列满了，我们就不能插入下一个元素，即使在队列前面仍有空间。但是使用循环队列，我们能使用这些空间去存储新的值。
你的实现应该支持如下操作：
MyCircularQueue(k): 构造器，设置队列长度为 k 。
Front: 从队首获取元素。如果队列为空，返回 -1 。
Rear: 获取队尾元素。如果队列为空，返回 -1 。
enQueue(value): 向循环队列插入一个元素。如果成功插入则返回真。
deQueue(): 从循环队列中删除一个元素。如果成功删除则返回真。
isEmpty(): 检查循环队列是否为空。
isFull(): 检查循环队列是否已满。
示例：
MyCircularQueue circularQueue = new MyCircularQueue(3); // 设置长度为 3
circularQueue.enQueue(1); // 返回 true
circularQueue.enQueue(2); // 返回 true
circularQueue.enQueue(3); // 返回 true
circularQueue.enQueue(4); // 返回 false，队列已满
circularQueue.Rear(); // 返回 3
circularQueue.isFull(); // 返回 true
circularQueue.deQueue(); // 返回 true
circularQueue.enQueue(4); // 返回 true
circularQueue.Rear(); // 返回 4
提示：
所有的值都在 0 至 1000 的范围内；
操作数将在 1 至 1000 的范围内；
请不要使用内置的队列库。
循环队列是满还是空的判断方法其实值得我们思考：
- 如果存放循环队列的数组每个元素都可以是队列的一部分，那么我们需要提供一个变量来记录队列的大小。
- 如果我们不想使用变量来记录队列的大小，我们需要让数组的一个元素始终不属于队列。那么队列为空时：
front == rear；队列为满时：(rear + 1) % k(数组大小) == front
如何理解第二种情况的公式呢？
如图第一种情况：这种情况比较普通，这时候其实不用模数组的大小，只要 rear + 1 == front即可判满
第二种情况：rear + 1 会越界，这时候我们才需要对数组大小求模
为了方便起见，我们直接对数组大小求模即可。
C
我们先来做第一种方法，即整个数组都可以用来存放队列元素。
myCircularQueue.h
#ifndef MY_CIRCULAR_QUEUE
#define MY_CIRCULAR_QUEUE
#includemyCircularQueue.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"myCircularQueue.h"
#include
#include
#include
MyCircularQueue* myCircularQueueCreate(DataType k) {
MyCircularQueue* obj = (MyCircularQueue*)malloc(sizeof(MyCircularQueue));
obj->queue = (int*)malloc(sizeof(int) * k);
obj->capacity = k;
obj->front = obj->rear = 0;
obj->queue_size = 0;
return obj;
}
bool myCircularQueueEnQueue(MyCircularQueue* obj, DataType value) {
if (myCircularQueueIsFull(obj))
return false;
obj->queue[obj->rear] = value;
obj->rear = (obj->rear + 1) % obj->capacity;
obj->queue_size++;
return true;
}
bool myCircularQueueDeQueue(MyCircularQueue* obj) {
if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
return false;
obj->front = (obj->front + 1) % obj->capacity;
obj->queue_size--;
return true;
}
DataType myCircularQueueFront(MyCircularQueue* obj) {
if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
return -1;
return obj->queue[obj->front];
}
DataType myCircularQueueRear(MyCircularQueue* obj) {
if (myCircularQueueIsEmpty(obj))
return -1;
if(obj->rear - 1 < 0)
return obj->queue[obj->capacity - 1];
return obj->queue[obj->rear - 1];
}
bool myCircularQueueIsEmpty(MyCircularQueue* obj) {
return obj->queue_size == 0;
}
bool myCircularQueueIsFull(MyCircularQueue* obj) {
return obj->queue_size == obj->capacity;
}
void myCircularQueueFree(MyCircularQueue* obj) {
free(obj->queue);
obj->queue = NULL;
free(obj);
}
第二种方法：
myCircularQueue2.h
#ifndef MY_CIRCULAR_QUEUE
#define MY_CIRCULAR_QUEUE
#includemyCircularQueue2.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"myCircularQueue.h"
#include反思
1）链表后面的题还是有一定难度的，有点像奥数题，总之在写代码之前一定要先考虑清楚，这道题：
- 需不需要处理头结点（使用傀儡结点）
- 快慢指针（双指针）法是否可以应用？
- 逻辑问题思考清楚，必要时需要建立等式。
2）0026 题只是简单的应用了栈的思想，关于栈更高级的应用还在后面
3）关于队列我们需要注意：
- 入队：我们需要判断当前是否是空队，如果是，我们需要改变 front
- 出队：我们需要判断 front 是否成为了空指针，如果是，我们需要置空 rear
4）LeetCode 上 Heap-Over-Flow 报错可以考虑一下是否是数组越界造成的。
看更详细的题目目录： https://github.com/hairrrrr/1200_Problem
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