链表面试题
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系列专栏：Leetcode经典题
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目录
1.876. 链表的中间结点
❣️1.题目
❣️2.解答：快慢指针法
2.21. 合并两个有序链表
❣️1.题目
❣️2.解答 ：双指针遍历两个链表
3.OR36 链表的回文结构
❣️1.题目
❣️2.解答：快慢指针和链表反转
4.138.随机链表的复制
❣️ 1.题目：
❣️2.解答
1.876. 链表的中间结点
876. 链表的中间结点
https://leetcode.cn/problems/middle-of-the-linked-list/
❣️1.题目
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。
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。
提示：
链表的结点数范围是 [1, 100]
1 <= Node.val <= 100
❣️2.解答：快慢指针法
算法思路：
使用快慢指针，快指针每次移动两步，慢指针每次移动一步。当快指针到达链表末尾时，慢指针正好到达中间位置。
具体实现：
首先定义两个指针 slow 和 fast 都指向链表头节点 head。然后使用 while 循环遍历链表，当快指针 fast 到达链表的末尾或者为空时，遍历结束。在循环过程中，每次快指针移动两步，慢指针移动一步。最终返回慢指针 slow，即为链表的中间节点。
遍历两遍：
第一遍：求出链表的长度
第二遍：长度/2
struct ListNode*middleNode(struct ListNode* head)
{
struct ListNode*slow =head,*fast =head;
while(fast &&fast->next)
{
slow =slow->next;
fast =fast->next->next;
}
return slow;
}
2.21. 合并两个有序链表
21. 合并两个有序链表https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/
❣️1.题目
将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。
示例 1：
输入：l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4] 输出：[1,1,2,3,4,4]
示例 2：
输入：l1 = [], l2 = [] 输出：[]
示例 3：
输入：l1 = [], l2 = [0] 输出：[0]
提示：
- 两个链表的节点数目范围是
[0, 50] -100 <= Node.val <= 100l1和l2均按 非递减顺序 排列
❣️2.解答 ：双指针遍历两个链表
通过使用双指针遍历两个链表，将较小的节点依次加入新链表中。具体实现步骤如下：
首先判断两个链表中是否有空链表，若有则直接返回不为空的链表。
定义一个新链表的头指针head和尾指针tail，初始值均为NULL。
使用while循环遍历list1和list2，比较当前节点的值大小，将较小的节点添加到新链表中。
当一个链表遍历完后，将另一个链表中剩余的节点全部添加到新链表的尾部。
返回新链表的头指针head。
需要注意的是，在添加节点到新链表时需要更新尾指针tail。另外，最后返回的是新链表的头指针head，而不是尾指针tail。
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2)
{
if(list1==NULL)
return list2;
if(list2==NULL)
return list1;
struct ListNode* tail = NULL,*head = NULL;
while(list1 && list2)
{
if(list1->val < list2->val)
{
if(tail == NULL)
{
head = tail = list1;
}
else
{
tail->next = list1;
tail = tail->next;
}
list1 = list1->next;
}
else
{
if(tail == NULL)
{
head = tail = list2;
}
else
{
tail->next = list2;
tail = tail->next;
}
list2 = list2->next;
}
}
if(list1)
tail->next = list1;
if(list2)tail->next = list2;
return head;
}3.OR36 链表的回文结构
❣️1.题目
描述
对于一个链表，请设计一个时间复杂度为O(n),额外空间复杂度为O(1)的算法，判断其是否为回文结构。
给定一个链表的头指针A，请返回一个bool值，代表其是否为回文结构。保证链表长度小于等于900。
测试样例：
1->2->2->1
返回：true
❣️2.解答：快慢指针和链表反转
具体思路如下：
使用快慢指针找到链表的中间节点，如果链表长度是奇数，则中间节点是正中间的那个节点，如果长度是偶数，则中间节点是偏右的那个节点。
将链表的后半部分进行反转操作。
分别从链表头和反转后的链表头开始向中间遍历，比较每个节点的值是否相等，如果有不相等的则说明不是回文链表。
如果整个链表都遍历完了并且每个节点的值都相等，则说明是回文链表。
代码中定义了三个函数：
reverseList：链表反转函数，输入一个链表头节点，返回反转后的链表头节点。
middleNode：快慢指针找中间节点函数，输入链表头节点，返回中间节点。
chkPalindrome：判断是否为回文链表的函数，输入链表头节点，返回是否为回文链表。
class PalindromeList {
public:
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
struct ListNode* cur = head;
struct ListNode* newhead = NULL;
while (cur) {
struct ListNode* next = cur->next;// 头插
cur->next = newhead;
newhead = cur;
cur = next;
}
return newhead;
}
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {
struct ListNode* slow = head, *fast = head;
while (fast && fast->next) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
}
return slow;
}
bool chkPalindrome(ListNode* head) {
struct ListNode* mid = middleNode(head);
struct ListNode* rhead = reverseList(mid);
while (head && rhead) {
if (head->val != rhead->val)
return false;
head = head->next;
rhead = rhead->next;
}
return true;
}
};4.138.随机链表的复制
138. 随机链表的复制https://leetcode.cn/problems/copy-list-with-random-pointer/
❣️ 1.题目：
给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。
构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。
例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。
返回复制链表的头节点。
用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：
val：一个表示Node.val的整数。random_index：随机指针指向的节点索引（范围从0到n-1）；如果不指向任何节点，则为null。
你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。
示例 1：
输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]] 输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
示例 2：
输入：head = [[1,1],[2,1]] 输出：[[1,1],[2,1]]
示例 3：
输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]] 输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]
提示：
0 <= n <= 1000-104 <= Node.val <= 104Node.random为null或指向链表中的节点。
❣️2.解答
在原链表中每个节点的后面插入一个新的节点，新节点的值等于原节点的值，新节点的 next 指针等于原节点的 next 指针。
复制随机指针：对于原链表中的每个节点 cur，将其新节点 copy 的随机指针指向原节点 cur 的随机指针指向节点的下一个节点。
分离新旧链表：将新链表的头结点和尾结点初始化为 NULL，然后遍历原链表中的每个节点 cur，将 cur 的新节点 copy 从原链表中分离出来，加入到新链表的尾部。最后，将原链表和新链表断开连接，并将新链表的头结点作为结果返回。
该方法的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是链表中节点的个数。空间复杂度为 O(n)，需要额外的空间存储每个节点的复制品。
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
struct Node* cur = head;
while(cur)
{
struct Node* copy = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
copy->val = cur->val;
copy->next = cur->next;
cur->next = copy;
//cur = copy->next;
cur = cur->next->next;
}
cur = head;
while(cur)
{
struct Node* copy = cur->next;
if(cur->random == NULL)
{
copy->random = NULL;
}
else
{
copy->random = cur->random->next;
}
//cur = copy->next;
cur = cur->next->next;
}
struct Node* newhead = NULL,*tail = NULL;
cur = head;
while(cur)
{
struct Node* copy = cur->next;
struct Node* next = copy->next;
if(tail == NULL)
{
newhead = tail = copy;
}
else
{
tail->next = copy;
tail = tail->next;
}
cur->next = next;
cur = next;
}
return newhead;
}