力扣237题详解：删除链表中的节点的模拟面试问答

在本篇文章中，我们将详细解读力扣第237题“删除链表中的节点”。通过学习本篇文章，读者将掌握如何在单链表中删除给定的节点，并了解相关的复杂度分析和模拟面试问答。每种方法都将配以详细的解释，以便于理解。

问题描述

力扣第237题“删除链表中的节点”描述如下：

请编写一个函数，用于删除单链表中某个节点。请注意，你只能删除该节点自身，而不能删除其他节点。

你将不会得到该节点的前一个节点，但是会得到那个节点本身。你将只能访问这个节点。

示例:

输入: head = [4,5,1,9], node = 5
输出: [4,1,9]
解释: 给定的节点是 5 ，所以在调用你的函数之后，链表应该变为 4 -> 1 -> 9。

示例:

输入: head = [4,5,1,9], node = 1
输出: [4,5,9]
解释: 给定的节点是 1 ，所以在调用你的函数之后，链表应该变为 4 -> 5 -> 9。

解题思路

方法一：直接覆盖法

1. 初步分析：

   • 由于我们无法访问要删除节点的前一个节点，因此我们无法像传统方法那样修改前一个节点的 next 指针。取而代之的是，我们可以将要删除节点的值替换为其下一个节点的值，然后删除下一个节点。

2. 步骤：

   • 将当前节点的值替换为下一个节点的值。
   • 将当前节点的 next 指针指向下下个节点，从而跳过原来的下一个节点。

代码实现

class ListNode:
    def __init__(self, val=0, next=None):
        self.val = val
        self.next = next

def deleteNode(node: ListNode) -> None:
    node.val = node.next.val
    node.next = node.next.next

# 测试案例
# 链表: 4 -> 5 -> 1 -> 9
head = ListNode(4, ListNode(5, ListNode(1, ListNode(9))))
deleteNode(head.next)  # 删除节点 5
# 结果: 4 -> 1 -> 9
current = head
while current:
    print(current.val, end=" -> " if current.next else "")
    current = current.next
# 输出: 4 -> 1 -> 9

复杂度分析

• 时间复杂度：O(1)，只需进行常数次操作（值替换和指针更新）。
• 空间复杂度：O(1)，不需要额外的空间。

模拟面试问答

问题 1：你能描述一下如何解决这个问题的思路吗？

回答：由于我们无法访问要删除节点的前一个节点，我们可以将要删除节点的值替换为下一个节点的值，然后删除下一个节点。通过这种方式，原来的要删除节点就相当于被删除了。

问题 2：为什么选择使用直接覆盖法来解决这个问题？

回答：直接覆盖法能够高效地解决这个问题，因为我们无法访问前一个节点，所以不能简单地修改指针。通过覆盖当前节点的值并删除下一个节点，我们实现了删除当前节点的效果，而且这个方法的时间和空间复杂度都是 O(1)，非常高效。

问题 3：你的算法的时间复杂度和空间复杂度是多少？

回答：时间复杂度为 O(1)，因为我们只需进行常数次的操作。空间复杂度也是 O(1)，不需要额外的空间。

问题 4：在代码中如何处理边界情况？

回答：这个问题的特殊性在于我们假定节点一定在链表中且一定不是尾节点，所以没有特别的边界情况需要处理。一般来说，面试官会给出符合要求的输入，确保不会出现删除尾节点或链表为空的情况。

问题 5：你能解释一下为什么直接覆盖法在这个问题中有效吗？

回答：直接覆盖法有效的原因是，我们将当前节点的值替换为下一个节点的值，并将当前节点的 next 指向下下个节点，这样下一个节点就被跳过，达到了删除当前节点的效果。

问题 6：在代码中如何确保返回的结果是正确的？

回答：通过测试案例，我们将链表中的一个节点删除后，输出剩余链表的内容，检查链表是否正确删除了指定节点，并且链表的结构是否保持正确。通过验证结果，确保代码的正确性。

问题 7：你能举例说明在面试中如何回答优化问题吗？

回答：在面试中，如果被问到如何优化算法，我会首先分析当前算法的时间复杂度和空间复杂度。由于本问题的解法已经是 O(1) 的时间和空间复杂度，没有进一步优化的空间。但是可以讨论在其他场景下，如何设计能够处理更多边界情况的算法。

问题 8：如何验证代码的正确性？

回答：通过编写详细的测试用例，涵盖所有可能的链表结构，如常规链表、链表长度为2的情况，确保每个测试用例的结果都符合预期。此外，可以通过手工推演链表的删除过程，验证代码逻辑的正确性。

问题 9：你能解释一下解决“删除链表中的节点”问题的重要性吗？

回答：解决“删除链表中的节点”问题展示了处理链表结构的基本能力，尤其是在不能访问前一个节点时如何操作链表。这种技巧在面试中非常常见，通过掌握这些技术，可以提高处理链表相关问题的能力，并为处理更复杂的链表操作问题打下基础。

问题 10：在处理大数据集时，算法的性能如何？

回答：由于算法的时间复杂度为 O(1)，在处理大数据集时性能仍然良好。无论链表的长度是多少，删除一个节点的操作始终只需要常数时间，因此在大规模数据中表现也非常稳定。

总结

本文详细解读了力扣第237题“删除链表中的节点”，通过使用直接覆盖法高效地删除单链表中的指定节点，并提供了详细的解释和模拟面试问答。希望读者通过本文的学习，能够在力扣刷题的过程中更加得心应手。