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链表

提纲

链表相关的核心点
  • null 异常处理
  • dummy node 哑巴节点
  • 快慢指针
  • 插入一个节点到排序链表
  • 从一个链表中移除一个节点
  • 翻转链表
  • 合并两个链表
  • 找到链表的中间节点

基本操作

链表删除

删除排序链表中的重复元素

给定一个排序链表,删除所有重复的元素,使得每个元素只出现一次。
public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
ListNode p = head;
while (p != null) {
// 全部删除完再移动到下一个元素
while (p.next != null && p.val == p.next.val) {
p.next = p.next.next;
}
p = p.next;
}
return head;
}

删除排序链表中的重复元素 II

给定一个排序链表,删除所有含有重复数字的节点,只保留原始链表中 没有重复出现的数字。
思路:链表头结点可能被删除,所以用 dummy node 辅助删除
public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
if (head == null) {
return null;
}
ListNode newHead = new ListNode(-1, head);
ListNode p = newHead;
int n = 0;
while (p.next != null && p.next.next != null) {
if (p.next.val == p.next.next.val) {
// 记录已经删除的值,用于后续节点判断
n = p.next.val;
while (p.next != null && p.next.val == n) {
p.next = p.next.next;
}
} else {
p = p.next;
}
}
return newHead.next;
}
注意点
  • A->B->C 删除 B,A.next = C
  • 删除用一个 Dummy Node 节点辅助(允许头节点可变)
  • 访问 X.next 、X.value 一定要保证 X != nil

链表反转

反转链表

反转一个单链表。
思路:用一个 prev 节点保存向前指针,temp 保存向后的临时指针
public ListNode reverseList(ListNode head) {
ListNode pre = null, p = head;
while (p != null) {
// 保存当前head.Next节点,防止重新赋值后被覆盖
// 一轮之后状态:nil<-1 2->3->4
// prev p
ListNode temp = p.next;
p.next = pre;
// pre 移动
pre = p;
// p 移动
p = temp;
}
return pre;
}

反转链表 II

反转从位置 mn 的链表。请使用一趟扫描完成反转。
思路:先遍历到 m 处,翻转,再拼接后续,注意指针处理
public ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {
// 思路:先遍历到m处,翻转,再拼接后续,注意指针处理
// 输入: 1->2->3->4->5->null, m = 2, n = 4
ListNode newHead = new ListNode(0, head);
ListNode p = newHead;
// 最开始:0(p)->1->2->3->4->5->null
for (int i = 0; i < m-1; i++) {
p = p.next;
}
// 遍历之后: 0->1(p)->2(cur)->3->4->5->null
ListNode pre = null;
ListNode cur = p.next;
for (int i = m; i <= n; i++) {
ListNode next = cur.next;
cur.next = pre;
pre = cur;
cur = next;
}
// 循环结束:0->1(p)->2->null 5(cur)->null 4(pre)->3->2->null
p.next.next = cur;
p.next = pre;
return newHead.next;
}

链表合并

合并两个有序链表

将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。
思路:通过 dummy node 链表,连接各个元素
public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
ListNode head = new ListNode(0);
ListNode p = head;
while (l1 != null && l2 != null) {
if (l1.val < l2.val) {
p.next = l1;
l1 = l1.next;
} else {
p.next = l2;
l2 = l2.next;
}
p = p.next;
}
// 连接未处理完节点
p.next = l1 == null ? l2 : l1;
return head.next;
}

合并K个升序链表

给你一个链表数组,每个链表都已经按升序排列。
请你将所有链表合并到一个升序链表中,返回合并后的链表。
思路:使用分治的方法两个两个地合并链表
public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
return merge(lists, 0, lists.length - 1);
}
public ListNode merge(ListNode[] lists, int begin, int end) {
if (begin == end) return lists[begin];
if (begin > end) return null;
int mid = (begin + end) >> 1;
return mergeTwoLists(merge(lists, begin, mid), merge(lists, mid + 1, end));
}
public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
// 同上
}

快慢指针

链表中点

使用两个指针变量,慢指针每次前进一步,快指针每次前进两步。这样当快指针到达链表末尾时,慢指针恰好在链表的中间位置。要注意链表长度为偶数的情况。
给定一个头结点为 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。
如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。
public ListNode middleNode(ListNode head) {
ListNode p = head;
ListNode q = head;
while (q != null && q.next != null) {
p = p.next;
q = q.next.next;
}
return p;
}

重排链表

143. 重排链表 给定一个单链表 L:L0→L1→…→Ln-1→Ln ,
将其重新排列后变为: L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→…
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。
public void reorderList(ListNode head) {
if (head == null || head.next == null) return;
// 通过快慢指针找中点
ListNode slow = head, fast = head;
while (fast.next != null && fast.next.next != null) {
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
ListNode p = head;
// 反转链表
ListNode q = reverseList(slow.next);
slow.next = null;
while (p != null && q != null) {
ListNode qNext = q.next;
q.next = p.next;
p.next = q;
p = q.next;
q = qNext;
}
}

回文链表

请判断一个链表是否为回文链表。
public boolean isPalindrome(ListNode head) {
// fast如果初始化为head.Next则中点在slow.Next
// fast初始化为head,则中点在slow
ListNode slow = head, fast = head, pre = null;
// 这里顺便做了反转链表的操作
while (fast != null && fast.next != null) {
fast = fast.next.next;
ListNode next = slow.next;
slow.next = pre;
pre = slow;
slow = next;
}
if (fast != null){
slow = slow.next;
}
// 与另一半链表依次比较
while (slow != null) {
if (slow.val != pre.val) return false;
slow = slow.next;
pre = pre.next;
}
return true;
}

结构判断

环形链表

给定一个链表,判断链表中是否有环。
如果链表中存在环,则返回 true。 否则,返回false
思路:快慢指针,快慢指针相同则有环,证明:如果有环每走一步快慢指针距离会减 1
public boolean hasCycle(ListNode head) {
ListNode p = head, q = head;
// 思路:快慢指针 快慢指针相同则有环,证明:如果有环每走一步快慢指针距离会减1
while (p != null && q != null && q.next != null) {
p = p.next;
q = q.next.next;
// 比较指针是否相等(不要使用val比较)
if (p == q) {
return true;
}
}
return false;
}

环形链表 II

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:快慢指针,快慢相遇之后,慢指针回到头,快慢指针步调一致一起移动,相遇点即为入环点
public ListNode detectCycle(ListNode head) {
// 思路:快慢指针,快慢相遇之后,慢指针回到头,快慢指针步调一致一起移动,相遇点即为入环点
ListNode p = head, q = head;
while (p != null && q != null && q.next != null) {
p = p.next;
q = q.next.next;
if (p == q) {
// 指针重新从头开始移动
ListNode m = head;
// 比较指针对象(不要比对指针Val值)
while (m != p) {
m = m.next;
p = p.next;
}
return p;
}
}
return null;
}

其他

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。(尝试使用一趟扫描实现)
public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
ListNode newHead = new ListNode(0, head);
ListNode p1 = newHead;
ListNode p2 = newHead;
// 提前前进n个位置
while (n >= 0) {
p2 = p2.next;
n--;
}
while (p2 != null) {
p1 = p1.next;
p2 = p2.next;
}
p1.next = p1.next.next;
return newHead.next;
}
给定一个链表,每个节点包含一个额外增加的随机指针,该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。
要求返回这个链表的 深拷贝。
思路:1、hash 表存储指针,2、复制节点跟在原节点后面
public Node copyRandomList(Node head) {
if (head == null) {
return null;
}
// 复制节点,紧挨到到后面
// 1->2->3 ==> 1->1'->2->2'->3->3'
Node cur = head;
while (cur != null) {
Node cloneNode = new Node(cur.val);
cloneNode.next = cur.next;
Node temp = cur.next;
cur.next = cloneNode;
cur = temp;
}
// 处理random指针
cur = head;
while (cur != null) {
if (cur.random != null) {
cur.next.random = cur.random.next;
}
cur = cur.next.next;
}
// 分离两个链表
cur = head;
Node cloneHead = cur.next;
while (cur != null && cur.next != null) {
Node temp = cur.next;
cur.next = cur.next.next;
cur = temp;
}
// 原始链表头:head 1->2->3
// 克隆的链表头:cloneHead 1'->2'->3'
return cloneHead;
}

总结

链表必须要掌握的一些点,通过下面练习题,基本大部分的链表类的题目都是手到擒来~
  • null 异常处理
  • dummy node 哑巴节点
  • 快慢指针
  • 插入一个节点到排序链表
  • 从一个链表中移除一个节点
  • 翻转链表
  • 合并两个链表
  • 找到链表的中间节点
  • 链表的末尾指针最后指向null