代码随想录算法训练营第四天丨 链表part 02

文档讲解：代码随想录

状态：已完成

24. 两两交换链表中的节点

思路

首先肯定是第一时间想到用虚拟头节点的方式的，因为这样会方便很多，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。

对于交换结点时 我们需要特别注意交换的顺序，不然操作起来很容易乱。

初始时，cur指向虚拟头结点，然后进行如下三步：

操作之后，链表如下：

最后是这样：

代码如下：

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        ListNode dumHead = new ListNode(-1,head);//设置一个虚拟头结点，并指向head
        ListNode current = dumHead;              //创建一个指针指向 虚拟头结点
        ListNode tempOne;        //临时结点，保存两个节点中第一个结点  
        ListNode tempTwo;       //临时结点，保存两个节点中的第二个结点
        while(current.next != null &¤t.next.next != null){
            tempOne = current.next;
            tempTwo = current.next.next.next;

            current.next = current.next.next;//步骤一
            current.next.next = tempOne;//步骤二
            tempOne.next = tempTwo;//步骤三

            current = current.next.next;//current移动，准备下一轮的交换
        }
        return dumHead.next;
    }
}

在阅读上述代码时，一定要仔细看边上的注释，对于每行代码干啥的都写得很清楚。交换过程不清楚就看上述几张图片。

19.删除链表的倒数第N个节点

思路

还是使用虚拟头节点的方式

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），如图：

fast和slow同时移动，直到fast指向末尾，如题：

删除slow指向的下一个节点，如图：

代码如下：

class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode dumHead = new ListNode(-1,head);//创建虚拟头节点并指向head
        ListNode fast = dumHead;//快指针
        ListNode slow = dumHead;//慢指针

        //实际循环次数为 n+1,因为需要快指针多走一步，那这样最后删除结点前，慢指针会指向删除结点的前驱
        for(;n >= 0 && fast != null;n--){
            fast = fast.next;   
        }
        //快慢指针同时移动，循环结束之后慢指针会指向删除结点的前驱
        while(fast !=null){
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        //删除结点
        slow.next = slow.next.next;
        return dumHead.next;
    }
}

理解该题需要理解上述代码和图片，需要仔细阅读

面试题 02.07. 链表相交

思路

其实刚开始是想着两层while循环嵌套直接查找的，但是后面看到别人说的一句“当两链表有交点时，那么他们交点及之后的长度是一定是一致的”，这一下整个思路清晰明了。

其实，简单来说，这道题目就是就是求两个链表交点节点的指针【交点不是数值相等，而是指针相等】

交点不是数值相等，而是指针相等

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，如图：

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。

具体代码如下，需要据上图去理解下述代码

public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        //整体思路：当两链表有交点时，那么他们交点及之后的长度是一定是一致的
        int lenA = 0;//链表A的长度
        int lenB = 0;//链表B的长度
        //定义两个指针，一个指向链表A的head,一个指向B的head
        ListNode curA = headA;
        ListNode curB = headB;

        //下述两个while循环用来得出两链表的长度
        while(curA != null){
            curA = curA.next;
            lenA++;
        }
        while(curB != null){
            curB = curB.next;
            lenB++;
        }
        //重新指向头节点
        curA = headA;
        curB = headB;
        //算出两链表的长度差
        int num = lenA - lenB;
        
        if(num >= 0){//A的长度 大于等于 B的长度
            for(;num > 0;num--){
                curA = curA.next;
            }
            while(curA != null&&curB != null){
                if(curA == curB){
                    return curA;
                }
                curA = curA.next;
                curB = curB.next;
            }
        }else{//A的长度 小于 B的长度
            for(;num < 0;num++){
                curB = curB.next;
            }
            while(curB != null&&curB != null){
                if(curA == curB){
                    return curB;
                }
                curA = curA.next;
                curB = curB.next;
            }
        }
        return null;
    }
}

142.环形链表II

建议：在看该题思路之前最好把题解和卡哥的讲解视频看一遍

《代码随想录》算法视频公开课 (opens new window)：把环形链表讲清楚！| LeetCode:142.环形链表II

视频连接：

思路

其实刚看这道题目时，我是很蒙的。无从下手，所以我就先看卡哥的视频去梳理整个的解题思路

这道题目，不仅考察对链表的操作，而且还需要一些数学运算。

主要考察两知识点：

• 判断链表是否环
• 如果有环，如何找到这个环的入口

首先，是判断链表是否有环

就是使用快慢指针，定义 fast 和 slow 指针，一起从头结点出发，fast 每次移动 两个结点，slow 每次移动一个结点，如果两个指针在中途相遇了，就一定有环。

所以这里就有个问题了，为什么这两个指针在有环的情况下一定会相遇呢，这里我就用卡哥给的解释：

可以画一个环，然后让 fast指针在任意一个节点开始追赶slow指针。

会发现最终都是这种情况， 如下图：

 

fast和slow各自再走一步， fast和slow就相遇了

这是因为fast是走两步，slow是走一步，其实相对于slow来说，fast是一个节点一个节点的靠近slow的，所以fast一定可以和slow重合。

动画如下：

如果有环，如何找到这个环的入口

到了此处就代表我们已经知道了该链表是有环的，那么如何找到这个环的入口呢？

这里我也用卡哥给的解释：

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。 如图所示：

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，

这就意味着，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。

动画如下：

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。

代码：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
         //定义快慢指针
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        //找出快慢指针相遇的结点
        while(fast != null && fast.next !=null){
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if (fast == slow){
                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;
    }
}

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 以上为我做题时候的相关思路，语言组织能力较弱，有错误望指正。