算法通关村第二关-白银挑战反转链表拓展问题

大家好我是苏麟 , 今天聊一聊链表反转拓展问题 . 

反转链表拓展问题

1.指定区间反转

描述 : 

给你单链表的头指针 head 和两个整数 left 和 right ，其中 left <= right 。请你反转从位置 left 到位置 right 的链表节点，返回 反转后的链表 。

题目 :

LeetCode 92.反转链表 : 

92. 反转链表 II
 

牛客 BM2 链表内指定区间反转 : 

分析 : 

这里的处理方式也有多种，甚至给个名字都有点困难，干脆就分别叫穿针引线法和头插法吧。穿针引线本质上就是不带有节点的方式来实现反转，而头插法本质上就是带头结点的反转。

头插法

这个方法的缺点是:

如果 left 和 right 的区域很大，恰好是链表的头节点和尾节点时，找到left 和 right 需要遍历一次，反转它们之间的链表还需要遍历一次，虽然总的时间复杂度为 O(N)，但遍历了链表 2次，p不可以只遍历一次呢? 答案是可以的。我们依然画图进行说明，我们仍然以方法一的序列为例进行说明。

反转的整体思想是，在需要反转的区间里，每遍历到一个节点，让这个新节点来到反转部分的起始位置。
下面的图展示了整个流程。

这个过程就是前面的带虚拟结点的插入操作，每走一步都要考虑各种指针怎么指，既要将结点摘下来接到对应的位置上，还要保证后续结点能够找到，请读者务必画图看一看，想一想到底该怎么调整。

代码如下 :

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 * int val;
 * ListNode next;
 * ListNode() {}
 * ListNode(int val) { this.val = val; }
 * ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int left, int right) {

        ListNode dummyNode = new ListNode(-1);
        dummyNode.next = head;
        ListNode pre = dummyNode;
        for (int i = 0; i < left - 1; i++) {
            pre = pre.next;
        }
        ListNode cur = pre.next;
        ListNode next;
        for (int i = 0; i < right - left; i++) {
            next = cur.next;
            cur.next = next.next;
            next.next = pre.next;
            pre.next = next;
        }
        return dummyNode.next;
    }
}

2.单链表加一

描述 : 

给定一个用单链表表示的整数，然后把这个整数加一。

题目 :

LeetCode  66.加一 :

66. 加一

LeetCode 369.给单链表加一 :

 369. 给单链表加一

牛客 NC189 给单链表加一 :

分析 : 

我们先看一下加法的计算过程:
计算是从低位开始的，而链表是从高位开始的，所以要处理就必须反转过来，此时可以使用栈，也可以使用链表反转来实现。
基于栈实现的思路不算复杂，先把题目给出的链表遍历放到栈中，然后从栈中弹出栈顶数字 digit，加的时候再考虑一下进位的情况就ok了，加完之后根据是否大于0决定视为下一次要进位 .

import java.util.*;

/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 *   public ListNode(int val) {
 *     this.val = val;
 *   }
 * }
 */

public class Solution {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param head ListNode类 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode plusOne (ListNode head) {
        // write code here
        /**
            把数字压入栈中
         */
        Stack s = new Stack<>();
        while(head!=null){
            s.push(head.val);
            head = head.next;
        }
        ListNode d = new ListNode(-100);
        ListNode p = d;
        //carry代表进位
        int carry = 0;
        //x代表要加的1
        int x = 1;
        while(!s.empty() || carry == 1){
            int y = s.empty() ? 0 : s.pop() ;
            int num = carry + x + y;
            carry = num >= 10 ? 1 : 0;
            num = num >= 10 ? num-10 : num;
            //头插
            ListNode temp = new ListNode(num);
            temp.next = p.next;
            p.next = temp;
            x = 0;
        }
        return d.next;
    }
}

基于链表反转实现 如果这里不使用栈，使用链表反转来实现该怎么做呢?很显然，我们先将原始链表反转，这方面完成加1和进位等处理，完成之后再次反转。本实现作为一个作业，请读者完成。

3.链表加法

相加相链表是基于链表构造的一种特殊题，反转只是其中的一部分。这个题还存在进位等的问题，因此看似简单，但是手写成功并不容易。

这道题有不同种问法 , 但都是问基础知识链表头插尾插 , 反转 ...

描述 :

给你两个 非空 的链表，表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的，并且每个节点只能存储 一位 数字。

请你将两个数相加，并以相同形式返回一个表示和的链表。

题目 : 

LeetCode 2.两数加法 :

2. 两数相加

 解析 : 

思路是将两个结果分别计算。之后对计算结果取模，模数保存到新的链表中，进位保存到下一轮。

尾插就好了 .

使用链表法

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        //虚拟节点
        ListNode newNode = new ListNode(-100);
        ListNode p = newNode;
        //代表进位
        int carry = 0;
        while(l1 != null || l2 != null || carry == 1){
            int x = 0;
            int y = 0;
            if(l1 != null){
                x = l1.val;
                l1 = l1.next;
            }
            if(l2 != null){
                y = l2.val;
                l2 = l2.next;
            }
            int sum = x + y + carry;
            carry = sum / 10;
            sum = sum % 10;
            //尾插
            ListNode temp = new ListNode(sum);
            p.next = temp;
            p = temp;
        }
        return newNode.next;
    }
}

题目 : 

牛客 BM11 链表相加(二) :

这个链表加法就和上面这个有点区别 , 但解法都是一样的(压栈法 , 链表法)

例如：链表 1 为 9->3->7，链表 2 为 6->3，最后生成新的结果链表为 1->0->0->0。

解析 :

 压栈法

import java.util.*;

/*
 * public class ListNode {
 *   int val;
 *   ListNode next = null;
 *   public ListNode(int val) {
 *     this.val = val;
 *   }
 * }
 */

public class Solution {
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param head1 ListNode类 
     * @param head2 ListNode类 
     * @return ListNode类
     */
    public ListNode addInList (ListNode head1, ListNode head2) {
        // write code here
        //压栈
        Stack sa = new Stack<>();
        Stack sb = new Stack<>();
        while(head1 != null){
            sa.push(head1.val);
            head1 = head1.next;
        }
        while(head2 != null){
            sb.push(head2.val);
            head2 = head2.next;
        }
        //虚拟节点
        ListNode newNode = new ListNode(-100);
        //进位
        int carry = 0;
        while(!sa.empty() || !sb.empty() || carry == 1){
            int x = sa.empty() ? 0 : sa.pop();
            int y = sb.empty() ? 0 : sb.pop();

            int sum = x + y + carry;
            carry = sum / 10;
            sum = sum % 10;
            ListNode p = new ListNode(sum);
            p.next = newNode.next;
            newNode.next = p;
        }
        return newNode.next;
    }
}

这期就到这里 , 下一关见!