【PTA刷题】求链式线性表的倒数第K项(代码+详解)

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    • 题目
    • 代码
    • 详解

题目

给定一系列正整数,请设计一个尽可能高效的算法,查找倒数第K个位置上的数字。

输入格式:

输入首先给出一个正整数K,随后是若干非负整数,最后以一个负整数表示结尾(该负数不算在序列内,不要处理)。

输出格式:

输出倒数第K个位置上的数据。如果这个位置不存在,输出错误信息NULL

输入样例:

4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 -1

输出样例:

7

代码

#include 
#include 

// 定义链表节点结构
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode* next;
};

// 查找倒数第K个位置上的数字
int findKthFromEnd(struct ListNode* head, int k) {
    if (!head || k <= 0) return -1; // 如果链表为空或k小于等于0,返回-1表示错误

    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;

    // 快指针先移动k步
    for (int i = 0; i < k; ++i) {
        if (!fast) return -1; // 如果链表长度小于k,返回-1表示错误
        fast = fast->next;
    }

    // 同时移动慢指针和快指针,直到快指针到达链表尾部
    while (fast) {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }

    return slow->val;
}

int main() {
    int k;
    scanf("%d", &k);

    int num;
    struct ListNode* head = NULL;
    struct ListNode* tail = NULL;

    // 构建链表
    while (scanf("%d", &num) && num >= 0) {
        struct ListNode* newNode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
        newNode->val = num;
        newNode->next = NULL;
        if (!head) {
            head = newNode;
            tail = newNode;
        } else {
            tail->next = newNode;
            tail = newNode;
        }
    }

    int result = findKthFromEnd(head, k);
    
    if (result != -1) {
        printf("%d\n", result);
    } else {
        printf("NULL\n");
    }

    // 释放链表内存
    while (head) {
        struct ListNode* temp = head;
        head = head->next;
        free(temp);
    }

    return 0;
}

详解

这个问题要求找出一个正整数序列中倒数第K个元素的值。为了解决这个问题,代码使用了一个快慢指针的方法,并且用链表来存储输入的序列。下面是对这个算法和代码的详细解释:

算法逻辑

  1. 使用快慢指针:

    • 快指针 (fast) 和慢指针 (slow) 都从链表的头结点开始。
    • 先让快指针向前移动K步。这样,快慢指针之间就保持了K个节点的距离。
    • 然后,同时移动快指针和慢指针,直到快指针到达链表的末尾。此时,慢指针所在的位置就是倒数第K个节点。
  2. 边界条件处理:

    • 如果链表为空(head == NULL),或者K值不合理(k <= 0),函数直接返回-1,表示错误。
    • 如果链表长度小于K,也就是快指针在移动K步之前已经到达了链表末尾,函数同样返回-1。

代码解释

  1. 链表节点定义:

    • struct ListNode 定义了链表的节点结构,包括节点值 val 和指向下一个节点的指针 next
  2. 主函数 main:

    • 读取K值。
    • 通过循环读取输入的正整数,并构建链表。遇到负数时停止读取。
    • 调用 findKthFromEnd 函数来查找倒数第K个元素的值。
  3. 查找函数 findKthFromEnd:

    • 初始化快慢指针。
    • 让快指针先移动K步。
    • 同时移动快慢指针,直到快指针到达末尾。
    • 返回慢指针所指向的节点的值。
  4. 输出结果:

    • 如果返回值不是-1,则输出该值。
    • 如果返回值是-1,输出"NULL"。
  5. 释放内存:

    • 循环释放链表的每个节点,避免内存泄露。

这个算法的时间复杂度是O(n),因为它最多遍历链表两次:一次用于构建链表,一次用于找到倒数第K个元素。

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