代码随想录算法训练营第四天|24. 两两交换链表中的节点 19.删除链表的倒数第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

用虚拟头结点，这样会方便很多。

本题链表操作就比较复杂了，建议大家先看视频，视频里我讲解了注意事项，为什么需要temp保存临时节点。

题目链接/文章讲解/视频讲解： https://programmercarl.com/0024.%E4%B8%A4%E4%B8%A4%E4%BA%A4%E6%8D%A2%E9%93%BE%E8%A1%A8%E4%B8%AD%E7%9A%84%E8%8A%82%E7%82%B9.html
给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。
思路：相邻两两交换节点，也就是要让这俩前面的节点指向第二个节点，再让第二个节点指向第一个节点，再让第一个节点指向这俩之后的节点，总体操作起来还是设定虚拟头节点方便，不用单独去处理头节点和下一个节点的交换。

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
        dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head，这样方便后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while(cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr) {
            ListNode* tmp = cur->next; // 记录临时节点
            ListNode* tmp1 = cur->next->next->next; // 记录临时节点

            cur->next = cur->next->next;    // 步骤一
            cur->next->next = tmp;          // 步骤二
            cur->next->next->next = tmp1;   // 步骤三

            cur = cur->next->next; // cur移动两位，准备下一轮交换
        }
        return dummyHead->next;
    }
};

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)
这道题主要的难点就是要理解两个相邻节点交换的过程。

19.删除链表的倒数第N个节点

双指针的操作，要注意，删除第N个节点，那么我们当前遍历的指针一定要指向 第N个节点的前一个节点，建议先看视频。
题目链接/文章讲解/视频讲解：https://programmercarl.com/0019.%E5%88%A0%E9%99%A4%E9%93%BE%E8%A1%A8%E7%9A%84%E5%80%92%E6%95%B0%E7%AC%ACN%E4%B8%AA%E8%8A%82%E7%82%B9.html
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。
思路：首先要想办法找到链表当中的倒数第n个节点，再记录好上一个节点，再让倒数第n个节点的上一个节点指向倒数第n个节点的下一个节点，就是把倒数第n个节点删除。
应用双指针来解决，如果要删除倒数第n个节点，让fast移动n步，然后让fast和slow同时移动，直到fast指向链表末尾。删掉slow所指向的节点就可以了。

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 != NULL) {
            fast = fast->next;
        }
        fast = fast->next; // fast再提前走一步，因为需要让slow指向删除节点的上一个节点
        while (fast != NULL) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        slow->next = slow->next->next; 
        
        // ListNode *tmp = slow->next;  C++释放内存的逻辑
        // slow->next = tmp->next;
        // delete nth;
        
        return dummyHead->next;
    }
};

时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)
需要想好一个办法去找到链表中的倒数第n个链表。

面试题 02.07. 链表相交

本题没有视频讲解，大家注意 数值相同，不代表指针相同。

题目链接/文章讲解：https://programmercarl.com/%E9%9D%A2%E8%AF%95%E9%A2%9802.07.%E9%93%BE%E8%A1%A8%E7%9B%B8%E4%BA%A4.html
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 。
思路：要找到两个链表指针相同的位置，也就是他们相交的位置。
求出两个链表的长度，并求出两个链表长度的差值，然后让A移动到，和B 末尾对齐的位置，此时我们就可以比A和cB是否相同，如果不相同，同时向后移动A和B，如果遇到A == B，则找到交点。
否则循环退出返回空指针。

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* curA = headA;
        ListNode* curB = headB;
        int lenA = 0, lenB = 0;
        while (curA != NULL) { // 求链表A的长度
            lenA++;
            curA = curA->next;
        }
        while (curB != NULL) { // 求链表B的长度
            lenB++;
            curB = curB->next;
        }
        curA = headA;
        curB = headB;
        // 让curA为最长链表的头，lenA为其长度
        if (lenB > lenA) {
            swap (lenA, lenB);
            swap (curA, curB);
        }
        // 求长度差
        int gap = lenA - lenB;
        // 让curA和curB在同一起点上（末尾位置对齐）
        while (gap--) {
            curA = curA->next;
        }
        // 遍历curA 和 curB，遇到相同则直接返回
        while (curA != NULL) {
            if (curA == curB) {
                return curA;
            }
            curA = curA->next;
            curB = curB->next;
        }
        return NULL;
    }
};

时间复杂度：O(n + m)
空间复杂度：O(1)

142.环形链表II

算是链表比较有难度的题目，需要多花点时间理解 确定环和找环入口，建议先看视频。

题目链接/文章讲解/视频讲解：https://programmercarl.com/0142.%E7%8E%AF%E5%BD%A2%E9%93%BE%E8%A1%A8II.html
给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。
思路：先判断出链表内有没有环，如果有，再找到链表开始入环的第一个节点。
先跟着视频讲解完全跟一遍，以便于更好理解。
可以使用快慢指针法，分别定义 fast 和 slow 指针，从头结点出发，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点，如果 fast 和 slow指针在途中相遇 ，说明这个链表有环。

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;
            // 快慢指针相遇，此时从head 和 相遇点，同时查找直至相遇
            if (slow == fast) {
                ListNode* index1 = fast;
                ListNode* index2 = head;
                while (index1 != index2) {
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                return index2; // 返回环的入口
            }
        }
        return NULL;
    }
};

时间复杂度: O(n)，快慢指针相遇前，指针走的次数小于链表长度，快慢指针相遇后，两个index指针走的次数也小于链表长度，总体为走的次数小于 2n
空间复杂度: O(1)
这道题也十分考验数学算数能力，要通过快慢指针走过的距离算出进入环的位置，让我更加理解到算法编程是多知识领域融合且自由的，可以随心所欲去模拟心中所想。