剑指offer面试题5——链表之从尾到头打印链表

      题目描述:输入一个链表,从尾到头打印每个结点的值。

方法一】:迭代输出

/**
*  struct ListNode {
*        int val;
*        struct ListNode *next;
*        ListNode(int x) :
*              val(x), next(NULL) {
*        }
*  };
*/    以上内容是题目给的结点定义,以及初始结点的初始化
class Solution {
public:
    vector  m_value;
    vector printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        if(head != NULL)
            {
            if(head ->next != NULL)
                {
               m_value = printListFromTailToHead(head ->next);
            }
            m_value.push_back(head->val);
           // return m_value;
        }
       return m_value; 
    }
};

      分析:首先,printListFromTailToHead()函数的返回值是  vector ,因此,肯定要再定义一个vector 类型。所以,需要定义一个vector 的变量,作为返回值。此处程序利用了递归。要打印第一个结点的数值,就要先打印第二个。如果要打印第二个,就要打印第三个。。。依次类推,就实现了逆序输出。

方法二】、采用头插法,将链表反序

代码如下:

class Solution {
public:
    
    vector printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector  m_nvalue;
        if(head != NULL)
        {
        	m_nvalue.insert(m_nvalue.begin(),head->val);
            while(head->next != NULL)
                {
                m_nvalue.insert(m_nvalue.begin(),head->next->val);
                head = head->next;
            }
           
        }
       return m_nvalue; 
    }
};

      分析:使用了vector 中的 insert()函数,即插入函数。要要打印的链表,从头结点开始,不断地插入到新定义的变量 m_nvalue 的最前面,然后将其返回即可。对于vector 中的 insert()函数,用法如下(使用一个小程序进行说明)

#include  

#include  

using namespace std;  

int main()  

{  

    vector v(3);  

    v[0]=2;  

    v[1]=7;  

    v[2]=9;  

    v.insert(v.begin(),8);//在最前面插入新元素。  

    v.insert(v.begin()+2,1);//在迭代器中第二个元素前插入新元素  

    v.insert(v.end(),3);//在向量末尾追加新元素。  

    vector::iterator it;  

  for(it=v.begin(); it!=v.end();it++)  

    {  

        cout<<*it<<" ";  

    }  

    cout<
程序输出为: 8 2 1 7 9 3


【方法三】、利用栈

class Solution {
public:
    
    vector printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector  m_nvalue;
        stack s;
        while(head != NULL)
        {
        	s.push(head->val);
            head = head ->next;
           
        }
        while(!s.empty())
            {
            m_nvalue.push_back(s.top());
            s.pop();
        }
       return m_nvalue; 
    }
};
      程序分析:将链表的结点,依次压入栈。利用栈的先进后出,实现链表的反转。这样写,是有几个问题的。首先,不能改变头结点吧,因此,得重新定义一个结点比较好,把头结点赋值给这个新定义的结点。

      还有一个思路,将结点压入栈中,也就是说,把数据域和指针域都压入栈中,而不是单纯地只压入栈。然后,打印出来的(或者return )是结点的数据域。这也是《剑指offer》上给出的例子,为了适应程序,我做了修改。

class Solution {
public:
    
    vector printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector  m_nvalue;
        stack sNode;
        ListNode* pNode = head;
        while(pNode != NULL)
        {
        	sNode.push(pNode);
            pNode = pNode ->next;
           
        }
        while(!sNode.empty())
            {
           m_nvalue.push_back(sNode.top()->val);
           sNode.pop();
        }
       return m_nvalue; 
    }
};

代码分析:本程序中,还是定义了一个 m_nvalue,因为,函数的返回类型 vector .。如果是void,那么,直接这样写。

void printListFromTailToHead(ListNode* head) {
	vector  m_nvalue;
	stack sNode;
	ListNode* pNode = head;
	while (pNode != NULL)
	{
		sNode.push(pNode);
		pNode = pNode->next;

	}
	while (!sNode.empty())
	{
		pNode = sNode.top();
		printf("%d\t",pNode->val);
		sNode.pop();
	}	
}


      《剑指offer》一书中,Page 49 对此题进行了详细描述。结合本书,我再次做了如下整理:

      链表应该是面试时被提及的最频繁的数据结构。链表的结构很简单,它由指针把若干个结点链接成链状结构。链表的创建、插入结点、删除结点等操作都只需要20行左右的代码就可以搞定,这些代码量适合做面试题目。像哈希表、有向图等复杂的数据结构,实现它们的一个操作需要的代码量都比较大,很难在几十分钟的面试中完成。

      另外,链表是一种动态的数据结构,其操作需要对指针进行操作,因此,应聘者需要有较好的编程功底才能写出完整的操作链表的代码。而且,链表这种数据结构很灵活,面试官可以利用链表来设计具有挑战性的面试题。如此几种原因 ,很多面试官都特别青睐链表相关的题目。

      我们说,链表是一种动态数据结构,因为在创建链表时,无须知道链表的长度。当插入一个结点的时候,我们只需要为新结点分配内存,然后调整指针的指向来确保新结点被链接到链表中。我们经常说,线性表的链式存储不需要连续的存储空间,是因为链表在内存分配时,不是在创建链表时一次性完成的,而是每添加一个结点分配一个内存。由于没有闲置的内存,链表的空间效率比数组高很多.

      如果单链表的定义如下:

struct ListNode
{
    int      m_nValue;   // 这里的 m_ 指的是类成员变量,n 指无符号整型,p 指指针类型,另外,c 表示 char 类型,b 表示 bool 
    ListNode* m_pNext;    // 如果是 g_ 表示全局变量,
};

      那么,往链表的末尾中添加一个结点的 C++ 代码如下:

void AddToTail(ListNode ** pHead, int value)
{
	ListNode* pNew = new ListNode();
	pNew->m_nValue = value;
	pNew->m_nValue = NULL;

	if (*pHead = NULL)
	{
		*pHead = pNew;
	}
	else
	{
		ListNode* pNode = *pHead;
		while (pNode->m_pNext != NULL)
		{
			pNode = pNode->m_pNext;
		}
		pNode->m_pNext = pNew;
	}
}

      解释一下上面的代码:

      (1)函数的第一个参数 pHead 是一个指向指针的指针。当我们往一个空链表中插入一个结点时,新插入的结点就是链表的头指针。由于此时会改动头指针,因此必须把 pHead 参数设置成指向指针的指针,否则,出了这个函数,pHead 仍然是一个空指针。

      (2)上述代码的步骤如下:先定义一个新的结点。如果此时头结点为空,那么,直接把新生成的结点赋值给头结点就可以了。如果头结点不为空,我们自然要找到该链表的表尾,把生成的结点插入。所以,我新定义一个结点 pNode,指向头结点,如果此时头结点的指针域不为空,那么,就让 pNode 指向下一个结点,直到找到表尾,退出 while() 循环,把新结点插入即可。


      接下来,写一个删除含有某个值的结点的程序。

void RemoveNode(ListNode ** pHead, int value)
{
	if (pHead == NULL || *pHead == NULL)
		return;
	ListNode *pToBeDeleted = NULL;
	if ((*pHead)->m_nValue == value)
	{
		pToBeDeleted = *pHead;
		*pHead = (*pHead)->m_pNext;
	}

	else
	{
		ListNode* pNode = *pHead;
		while (pNode->m_pNext != NULL && pNode->m_pNext->m_nValue != value)
		{
			pNode = pNode->m_pNext;
		}
		if (pNode->m_pNext != NULL && pNode->m_pNext->m_nValue == value)
		{
			pToBeDeleted = pNode->m_pNext;
			pNode->m_pNext = pNode->m_pNext->m_pNext;
		}
	}
	if (pToBeDeleted != NULL)
	{
		delete pToBeDeleted;
		pToBeDeleted = NULL;
	}
}

      解释一下上面的代码:

      (1)我们知道,链表在内存中占的内存,不是一次性分配的,因此,我们要从头结点开始,遍历链表,直到找到第 i 个结点。

      (2)程序挺简单,不再赘述了。


拓展【以后复习的时候使用】

(1)链表很受面试官的青睐。此题还可以利用链表的反转、栈循环等来实现,以后再给出代码吧。做个笔记再次,防止自己忘记。

(2)在面试的时候,只写出函数是不够的,还需要自己进行输入输出定义。要多加练习。





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