算法村第一关 白银挑战 | 链表经典问题之双指针专题

所谓的双指针就是定义两个变量，在遍历链表的过程中，移动的步数不同步。在面试中，属于高频问题。

1. 寻找中间结点

876. 链表的中间结点 - 力扣（LeetCode）

1.1 问题描述

给你单链表的头结点 head ，请你找出并返回链表的中间结点。

如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

1.2 示例

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[3,4,5]
解释：链表只有一个中间结点，值为 3 。

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5,6]
输出：[4,5,6]
解释：该链表有两个中间结点，值分别为 3 和 4 ，返回第二个结点。

1.3 代码实现

使用快慢指针，简单直接 快指针fast一次走两步，慢指针slow一次走一步，这样fast到达链表尾部时，slow必然位于中间。

class Solution {
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            // slow 走一步
            slow = slow.next;
            // fast 走两步
            fast = fast.next.next;
        }
        return slow;
    }
}

1.4 相似题

2. 寻找倒数第K个元素

面试题 02.02. 返回倒数第 k 个节点 - 力扣（LeetCode）

2.1 问题描述

实现一种算法，找出单向链表中倒数第 k 个节点。返回该节点的值。

2.2 示例

示例：

输入： 1->2->3->4->5 和 k = 2
输出： 4

说明：

给定的 k 保证是有效的。

2.3 代码实现

快指针fast先找到k+1的位置在哪儿，此时slow仍在头结点，两者相差k个结点；此时同步向后移动，当fast到达尾结点时，slow刚好指向倒数第k个结点。本题说明提到，给定的k保证是有效的，但也要警惕，k是大于链表长度的，这样则需要对k做一次取模操作，即 k = k % len 。

class Solution {
    public int kthToLast(ListNode head, int k) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        // fast先去找 k+1 的位置
        while (fast != null && k > 0) {
            fast = fast.next;
            k--;
        }
        // 找到后，同步一起走
        while (fast != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow.val;
    }
}

2.4 相似题

3. 旋转链表

61. 旋转链表 - 力扣（LeetCode）

3.1 问题描述

给你一个链表的头节点 head ，旋转链表，将链表每个节点向右移动 k 个位置。

3.2 示例

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[4,5,1,2,3]

示例 2：

输入：head = [0,1,2], k = 4
输出：[2,0,1]

3.3 代码实现

在倒数第k个位置，链表被分成了链表A  {1,2,3} 和链表B {4,5}；那么就可以用题2的思路，找到这个位置，将两个链表调整一下并重新连接。

还可以将链表整体反转* 下一关内容，{5,4,3,2,1}，再将前k 和 n-k 两个部分分别反转，即{4,5} 和 {1,2,3}

class Solution {
    public ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        if (head == null || k == 0) {
            return head;
        }
        ListNode temp = head;
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        int len = 0;
        // 遍历链表，计算长度
        while (head != null) {
            head = head.next;
            len++;
        }
        // 重新计算需要旋转的步数k
        if (k % len == 0){
            return temp;
        }
        while ((k % len) > 0) {
            k--;
            // fast找位置
            fast = fast.next;
        }
        // 同步一起走
        while (fast.next != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        ListNode res = slow.next;
        slow.next = null;
        fast.next = temp;
        return res;
    }
}

3.4 相似题

4. 总结

本文介绍了链表面试题中比较高频的一个系列，双指针专题，通过三道练习题——寻找中间结点、寻找倒数第K个元素、旋转链表，应用快慢双指针fast和slow进行结题。结题关键在于，fast在过程一怎么走，使得过程二双指针同步移动时，fast到达尾结点，刚好返回slow的结点或者值。