算法记录Day 4| 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

一、leetcode24.两两交换链表中的节点 

1.题目描述:

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。

2.解题关键:

创建虚拟头结点,cur指针指向虚拟头结点。进行如下操作:

算法记录Day 4| 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_第1张图片

while循环的循环不变量要保证cur->next和cur->next->next不是空指针,以便可以进行交换操作。循环中要建立两个临时节点以便存储cur->next和cur->next->next->next。

代码如下:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode();
        dummyHead->next = head;
        ListNode* cur = dummyHead;
        // pay attention to the loop invariant, 
        //make sure there are two nodes that can be swaped
        while(cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr){
            ListNode* temp = cur->next;
            ListNode* temp1 = cur->next->next->next;
            cur->next = cur->next->next;
            cur->next->next = temp;
            cur->next->next->next = temp1;
            cur = cur->next->next;

             
        }
        head = dummyHead->next;
        delete dummyHead;
        return head;
    }
};

二、 19.删除链表的倒数第N个节点

1.题目描述

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] 示例 2:

输入:head = [1], n = 1 输出:[] 示例 3:

输入:head = [1,2], n = 1 输出:[1]

2.解题关键:

移除链表中节点,可用双指针方法。注意此题是删除倒数第n个节点。fast首先走n + 1步是为了同时移动的时候slow才能指向删除节点的上一个节点(方便做删除操作)。注意:让fast走n+1步时while循环不变量之一是 fast !=  NULL 而不是 fast->next != NULL。

代码如下

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode();
        dummyHead->next = head;
        ListNode* fast = dummyHead;
        ListNode* slow = dummyHead;
        //此处虽然要fast先走n步,再走一步
        //n+=1;
        while(n-- && fast != nullptr){
            //不断更新fast为fast->next而不是dummyHead->next
            fast = fast->next;
        }
        fast = fast->next;
        while(fast != nullptr){
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        ListNode* temp = slow->next;
        slow->next = slow->next->next;
        delete temp;
        head = dummyHead->next;
        return head;
    }
};

三、面试题 02.07. 链表相交 

1.题目描述

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 。

Input: intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
Output: Reference of the node with value = 8
Input Explanation: The intersected node's value is 8 (note that this must not be 0 if the two lists intersect). From the head of A, it reads as [4,1,8,4,5]. From the head of B, it reads as [5,0,1,8,4,5]. There are 2 nodes before the intersected node in A; There are 3 nodes before the intersected node in B.

2.解题关键:

我们求出两个链表的长度,并求出两个链表长度的差值,然后让curA移动到,和curB 末尾对齐的位置。此时我们就可以比较curA和curB是否相同,如果不相同,同时向后移动curA和curB,如果遇到curA == curB,则找到交点。否则返回NULL。

注意:为了让curA成为长链,比较lenA和lenB后可使用swap函数。

代码如下:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* curA = headA;
        ListNode* curB = headB;
        int lenA =0, lenB = 0;
        while(curA != NULL){
            lenA++;
            curA = curA->next;
        }
        while(curB != NULL){
            lenB++;
            curB = curB->next;
        }
        curA = headA;
        curB = headB;
        if(lenB > lenA){
            swap(lenA, lenB);
            swap(curA,curB);
        }
        int gap = lenA - lenB;
        while(gap--){
            curA = curA->next;
        }
        while(curA != NULL){
            if(curA == curB){
                return curA;
            }
            curA = curA->next;
            curB = curB->next;
        }
        return NULL;
    }
};

四、142.环形链表II 

1. 题目描述:

题意: 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,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。

2.解题关键:

建立fast指针(一次移动两个节点)和slow指针(一次移动一个节点),找到相遇点。

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

代码如下:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        //记住还有不是环的情况,所以循环条件要考虑周到
        while(fast != NULL && fast->next != NULL){
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if(fast == slow){
                ListNode* index1 = fast;
                ListNode* index2 = head;
                while(index1 != index2){
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                return index1;
            }
        }
        return NULL;

    }
};

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