代码随想录算法训练营第四天|LetCode 24. 两两交换链表中的节点 、LetCode 19.删除链表的倒数第N个节点、LetCode 面试题. 链表相交、LetCode 142.环形链表 II

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1.两两交换链表中的节点

给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

示例

示例 1：

输入： head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：
输入：head = [1]
输出：[1]

提示

• 链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
• 0 <= Node.val <= 100

比较常规的题目，加一个虚拟头节点然后理清楚交换逻辑就行。代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
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* temp1 = cur->next;
            ListNode* temp2 = cur->next->next->next;
            cur->next = cur->next->next;
            cur->next->next = temp1;
            temp1->next = temp2;
            cur = cur->next->next;
        }
        return dummyhead->next;
    }
};

2.删除链表的倒数第N个节点

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

示例

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]

示例 2：
输入：head = [1], n = 1
输出：[]

示例 3：
输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

示例 3：
输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

提示

• 链表中结点的数目为 sz
• 1 <= sz <= 30
• 0 <= Node.val <= 100
• 1 <= n <= sz

双指针的经典应用，要删除倒数第 n 个结点，那我们就让快指针先走n个节点，然后快慢指针同时走，直到快指针指向链表末尾，这时候删掉慢指针指向的节点就可以。代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummyhead = new ListNode(0);
        dummyhead->next = head;
        ListNode* slow = dummyhead;
        ListNode* fast = dummyhead;
        while(n-- && fast != nullptr) {
            fast = fast->next;
        }
        fast = fast->next;
        while(fast != nullptr) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        slow->next = slow->next->next; 
        return dummyhead->next;
    }
};

3.链表相交

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Reference of the node with value = 8
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个列表相交，则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,0,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Reference of the node with value = 2
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个列表相交，则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [0,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

示例 3：

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null。

提示：

• listA 中节点数目为 m
• listB 中节点数目为 n
• 0 <= m, n <= 3 * 104
• 1 <= Node.val <= 105
• 0 <= skipA <= m
• 0 <= skipB <= n
• 如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
• 如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA + 1] == listB[skipB + 1]

我们发现如果两个链表有相交节点，那他相交节点后的链表一定是相同的。所以先求出两个链表长度的差值，然后比较后续链表是否相同，由于链表是无环的，所以遇到相同节点直接返回就是要的结果。代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* dummyhead = new ListNode(0);
        ListNode* cura = headA;
        ListNode* curb = headB;
        int lena = 0;//链表长度
        int lenb = 0;
        while(cura->next != nullptr){
            lena++;
            cura = cura->next;
        }
        while(curb->next != nullptr){
            lenb++;
            curb = curb->next;
        }
        cura = headA;
        curb = headB;
        if(lena < lenb){//得到链表差值，使A链表永远是较长的那一个
            swap(cura,curb);
            swap(lena,lenb);
        }
        int gap = lena - lenb;
        while(gap--){//让链表cura和curb在同一起点上
            cura = cura->next;
        }
        while(cura != nullptr){//开始比较
            if(cura == curb){
                return cura;
            }
            cura = cura->next;
            curb = curb->next;
        }
        return 0;
    }
};

4.环形链表II

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置**（索引从 0 开始）**。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：返回索引为 0 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：null
解释：链表中没有环。

提示：

• 链表中节点的数目范围是 [0, 10^4]
• -10^5 <= Node.val <= 10^5
• pos 为 -1 或者链表中的一个有效索引。

这道题有两个工作，分析是否环；如果有环要找到这个环的入口。

是否环： 可以使用快慢指针法，slow指针每次移动一个节点，fast指针每次移动两个节点，通过遍历链表，如果最终fast指针指向nullptr则无环，如果slow和fast指针相遇，则说明有环。
环的入口需要一些数学运算：慢指针走过的节点数为：x+y，快指针走过的节点数为 x+y+n*(y+z)，于是列出等式：2*(x+y)=x+y+n*(y+z)，化简后得到x=(n-1)*(y+z)+z，这说明x节点数等于z节点数加(n-1)环。所以我们找环入口节点就变成了让快慢指针分别从相遇节点和head节点出发，每次移动一个节点，最终相遇的节点就是环形入口节点。

代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;

        while(fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
            slow = slow->next;//慢指针移动一个节点
            fast = fast->next->next;//快指针移动两个节点
            if(slow == fast) {//快慢指针相遇
                slow = head;//相遇后慢指针重新回到起点
                while(fast != slow) {
                    fast = fast->next;//快慢指针均移动一个节点
                    slow = slow->next;
                }
                return fast;
            }
        }
        return nullptr;

    }
};