2022-10-15 算法训练第四天 (24 两两交换链表中的节点，19 删除链表中的倒数第N个节点， 面试题 02.07. 链表相交， 142.环形链表II ）

24. 两两交换链表中的节点

解题思路：

题目的意思就是针对于一个链表，从头结点开始，每两个节点进行交换。
本题需要用到虚拟节点。
借助于一个while循环遍历链表，循环的种植条件是当前指针指向节点的下一个节点不能为空且下下一个节点也不能是空，这是因为当前指针指向的节点是已经交换过的节点，当前节点的下一个节点和下下一个节点都存在，那么还能交换，循环还能继续。
但是如果没有下一个节点，也就是当前指针的next为空指针，如果没有下下一个节点，那么当前节点的下一个节点的next为空。这两种情况都不需要再进行交换，循环自然要停止。
交换的具体思路是，首先针对于两个要交换的节点，首先用tmp指针指向待交换的前节点，tmp1指向后节点的下一个节点，这样就可以对后节点进行操作了。
首先将待交换节点的前一个节点指向后节点，后节点在指向前节点，前节点在指向下一组的前节点。最后将当前节点移动两位，指向下一组待交换的节点的前一个节点。

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead->next = head;
        ListNode* cur = dummyHead;
        while(cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr) {
            ListNode* tmp = cur->next;
            ListNode* tmp1 = cur->next->next->next;

            cur->next = cur->next->next;
            cur->next->next = tmp;
            cur->next->next->next = tmp1;

            cur = cur->next->next;
        }
        return dummyHead->next;
    }
};

19. 删除链表的倒数第 N 个结点

解题思路：

遇到删除链表节点，就能使用虚拟节点，这样方便操作。
题目中只给了倒数第几个节点的信息。可以借助于双指针法，双指针在本题中的作用是，要删除的节点相对尾节点指向的下一个空节点的位置，等于双指针中前指针和后指针指向节点的相对位置。
首先借助于一个while循环，循环的作用是指向删除节点的指针向后挪动一个位置，后指针就后挪一位。当指向删除节点的指针指向了空，那么此时空节点的位置相对于待删除节点的位置，就和后指针与前指针的位置一样了。
通过上述的相对位置，就能借助于前后指针的相对位置判断前指针是否已经指向了待删除节点。但是由于删除一个节点时，需要当前指针指向待删除的节点的前一个节点，所以就将后指针在往后挪移一位，这样当后指针刚指向为空，前指针便指向了待删除节点的前一个节点。后续就是借助于while循环，同步挪动两个指针，当后指针指向为空时，停止挪动。
然后借助于一个临时指针，对待删除节点进行删除操作。
最后返回虚拟头节点中next指针。

class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead->next = head;
        ListNode* fast = dummyHead;
        ListNode* slow = dummyHead;

        while(n-- && fast != NULL) {
            fast = fast->next;
        }
        fast = fast->next;
        while(fast != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        ListNode* tmp = slow->next;
        slow->next = slow->next->next;
        delete tmp;
        return dummyHead->next;
    }
};

面试题 02.07. 链表相交

解题思路：

题目意思表达不是很明确，其实就是对于两个链表，它们各有一个节点，节点中的next指针是一样的地址，这样后续的节点就重合了，链表也就从下一个节点处开始相交。
由于链表长度不一，所以需要让两个链表尾部对齐，开始遍历的节点位置，也要对应。这一过程需要知道两个链表的长度，长度通过移动指针来确定，由于不同情况下，最长的链表也不能确定，所以通过swap函数，让最长的长度永远是sizea，通过sizea与sizeb做差，得到了较长链表头指针应该挪动的位数。
紧接着通过while循环，移动两个指针，当存在两个指针一致时，说明当前指针指向的节点就是相交节点，返回该节点，如果直到指针指向空，整个链表遍历完毕，都么有找到，说明不存在交点。于是跳出循环，返回NULL。

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* cura = headA;
        ListNode* curb = headB;
        int sizea = 0;
        int sizeb = 0;
        
        while(cura != NULL) {
            sizea++;
            cura = cura->next;
        }
        while(curb != NULL) {
            sizeb++;
            curb = curb->next;
        }

        cura = headA;
        curb = headB;

        if(sizeb > sizea) {
            swap(sizea, sizeb);
            swap(cura, curb);
        }

        int gap = sizea - sizeb;

        while(gap--) {
            cura = cura->next;
        }

        while(curb != NULL) {
            if(cura == curb) {
                return cura;
            }
            cura = cura->next;
            curb = curb->next;
        }

        return NULL;
    }
};

142. 环形链表 II

解题思路：

这道题需要一点数学技巧，本质上就是一个追及问题，采用的方法为双指针法。
如果一个链表中存在闭环，那么代表，不存在尾节点，指针会一直遍历下去，所以最外层是一个while循环，当快指针指向最后一个节点或者直接指向空时，停止遍历，这说明链表存在尾节点，这时候跳出循环，返回NULL。
如果存在闭环的话，由于快指针移动速度要比慢指针移动速度要快一步，快指针会率先进入闭环，且两个指针一定会相遇。当两个指针相遇的时候，借助于index1指针指向相遇节点，index2指针指向了头节点，然后移动两个指针，当两个指针相遇的时候，指针指向的节点就是闭环的第一个节点。

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {

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

        while(fast != NULL && fast->next != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast =fast->next->next;

            if(slow == fast) {
                ListNode* index1 = fast;
                ListNode* index2 = head;
                while(index1 != index2) {
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                return index2;
            }
        }

        return NULL;
    }
};