快慢指针该如何操作？本文带你认识快慢指针常见的三种用法及在链表中的实战

很多同学都听过快慢指针这个名词，认为它不就是定义两个引用（指针）一前一后吗？是的，它的奥秘很深，它的作用究竟有哪些？究竟可以用来做哪些题目？下面我将一一带你了解和应用

下面的本节的大概内容，有疑惑的点，欢迎小伙伴们留言

目录

1.简述快慢指针

2.快慢指针实战讲解

1.求链表的中间结点

2.链表中倒数第k个结点

3.删除排序链表中的所有重复元素

3.题型于快慢指针的小总结

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1.简述快慢指针

（1）快慢指针只是一种说法，不是直接定义两个指针；在Java中就没有指针这个概念

（2）快慢指针定义两个引用，一般慢指针定义为slow，快指针定义为fast

（3）快慢指针常见的思想：

1.一般快指针所指向的对象需要满足某个条件，慢指针才能继续向前走

2.快慢指针一起走，但是每次快指针走的距离都比慢指针多

3.快指针先走n步，然后快慢指针再一起走

（4）常应用于数组和链表中

2.快慢指针实战讲解

下面带你一步一步学会快慢指针在链表中的应用，它是怎么运用的和应用

1.求链表的中间结点

（1）这是一道leetcode上面的题目，下面附上链接

力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

不想点进去的同学也不要慌张，下面我展示题目：

（2）理解题目

第一、这是单链表的题目 

第二、本题给的例子有两个：第一个是结点数是奇数的时候，第二个是结点数是偶数的时候，用数学公式表示就是：中间结点=结点个数/2（规定第一个结点下标为0）

第三、题目要求：找到中间的结点，并返回中间结点

下面讲解这种题的解法

（3）暴力解法（不推荐）

很多同学是这么想的，要求中间结点，首先要知道中间结点的位置不就好了；然后先遍历一遍链表，记下结点的个数，算出中间结点的位置；再遍历第二遍，遍历到中间位置就停下。

缺点：缺点很明显，时间复杂度太大，如果题目要求时间复杂度为O(n)，也就是只遍历一遍链表，就找出中间结点，同学该如何应对。

下面介绍本节的重点算法思想：快慢指针
（4）利用快慢指针巧解（重点）

我们再看一下题目：下面分为五步去讲解

第一步：定义两个引用指向头结点

ListNode slow = head;//慢指针
ListNode fast = head;//快指针

第二步：怎么操作？

我们规定每次，快指针走两步，慢指针走一步，当快指针停下来的时候，慢指针指向的结点就是中间结点

原理剖析：

第三步：代码演示

ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
while(fast != null && fast.next != null) {
       fast = fast.next.next;
       slow = slow.next;
}

第四步：快指针走完的判断条件

fast != null && fast.next != null

看条件有两种，就是对应结点数是奇数或偶数的情况 

奇数（条件一：fast.next != null）

偶数（条件二：fast != null）

第五步：判断特殊情况

当一个头结点都没有的时候，也就是head==null，那还找个鸡毛，直接返回就好

 if(head == null) {
     return null;
 }  

完整代码：

public ListNode middleNode(ListNode head) {
        if(head == null) {
              return null;
        }  
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;

        while(fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }

可见，使用快慢指针的效率是多么的快

2.链表中倒数第k个结点

（1）这是一道牛客网上面的题目，下面附上链接

链表中倒数第k个结点_牛客题霸_牛客网

下面附上题目：

（2）理解题目

第一、要求我们返回倒数某个结点，最后一个标号为倒数第一；

第二、题目在时间和空间上面都有限制，并且知识点里面有双指针的标签

（3）暴力求解（不推荐）

依旧是同样的套路，先遍历一遍链表，记录下结点的总数；利用结点总数-倒数某个结点，再遍历第二次链表就可以知道遍历到哪个位置便利用停下来。

这种方法的时间限制可能会超出题目的要求，也是不推荐的，下面介绍快慢指针的解法

（4）快慢指针思想（重点推荐）

第一步：定义一个fast和slow的引用，开始都指向头节点。

ListNode slow = head;
ListNode fast = head;

第二步：求倒数第K个结点，那就先让快指针（fast）先走（k-1）步

int count = k-1;//走k-1步
while(count > 0) {
    if(fast.next!=null) {
        fast = fast.next;
       count--;
   }else {
       return null;
   }
}

第三步：fast走完k-1步后，fast和slow一起走，当fast停下的时候，slow的位置就是所求的结点位置

  while(fast.next != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }

原理及终止条件：

特殊情况的考虑：

第四步：特殊情况考虑

当头结点为空时，也就是一个结点都没有的时候，直接返回null

 if(head == null) {
    return null;
}

当k的取值不合法时，比如是非正数，直接返回就好

if(k<=0) {
    return null;
}

完整代码：

 public ListNode FindKthToTail(ListNode head,int k) {
        if(head == null) {
            return null;
        }
        if(k<=0) {
            return null;
        }
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        int count = k-1;
        while(count > 0) {
           if(fast.next!=null) {
             fast = fast.next;
            count--;
           }else {
            return null;
           }
        }
        while(fast.next != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }

        return slow;
    }

3.删除排序链表中的所有重复元素

（1）这也是一道力扣上面的题目，下面是连接

力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

题目样貌：

（2）理解题目

第一、这是一个已经排好序的单链表。

第二、使得这个单链表的每个值只出现一次，需要把重复出现的结点删掉。

（3）使用快慢指针求解

本题，我们依然选择一个快慢指针的思想，也就是前后指针，可以做到时间复杂度为O(n)，也就是只遍历一遍链表就完成

核心思想：我们让快指针先走，如果快指针指向的值和慢指针指向的一样，那就继续往下走，直到指向的值不一样，再修改慢指针的指向，完成重复结点的删除。

第一步：定义快慢指针

 ListNode slow = head;
ListNode fast = head.next;

第二步：开始遍历链表

        while(fast != null) {
           while(fast != null && fast.val == slow.val) {
                fast = fast.next;
           }
           if(fast != null) {
                slow.next = fast;
           slow = fast;
           fast = fast.next; 
           }else {
               slow.next = null;
           }
        }
        return head;

代码分析：

  while(fast != null && fast.val == slow.val) {
        fast = fast.next;
  }

这个while循环是控制快指针，满足条件就继续往下走；出了这个while循环，有两种情况。

第一种：因为fast.val != slow.val而结束，并且没走完链表

 if(fast != null) {
     slow.next = fast;
     slow = fast;
     fast = fast.next; 
}

这种情况就需要连接快慢指针，从而达到删除重复结点的目的

第二种：fast == null，链表走完了

else {
   slow.next = null;
}

快指针走完了都没满足条件，说明slow后面的结点都是重复的结点

第三步：分析特殊情况

当结点是空的时候，不需要删除；当只有一个结点的时候，也不存在重复结点的情况

 if(head == null) {
      return null;
 }
 if(head.next == null) {
      return head;
  }

在时间效率上面，直接超越百分百

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还有一道力扣题和这题的思路很相似，下面是链接，同学们可以先自己尝试

力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

题目要求为：删除所有的key结点

3.快慢指针的小总结

（1）以上是快慢指针的三种常规用法，有的时候，也称为前后指针

（2）当题目中要求只遍历一遍链表，就应该想到快慢指针，一般只需要定义两个变量即可（快慢指针）

（3）当题目的要求有对链表的两头进行操作时，考虑求中间的结点

（4）使用快慢指针，要重点考虑它们的线性关系（分别走多少步）和结束条件

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以上就是本节的全部内容了，同学们快去练手吧！