剑指offer——链表相关问题总结

首先统一链表的数据结构为：

struct ListNode
{
int val;
struct ListNode *next;
ListNode(int x) :val(x), next(NULL) {}
};

题目一：从尾到头打印链表：输入一个链表。从尾到头打印链表每一个节点的值。

分析：

难点在于链表仅仅有指向后继的指针，没有指向前驱的指针。

转换思路。结合栈后进先出的特点，能够遍历链表，依次将数据元素存入栈中，然后再依次出栈，即为从尾到头的顺序。

vector<int> printListFromTailToHead(struct ListNode* head)
{
ListNode *p=head;
stack<int> temp;
while(p)
{
temp.push(p->val);
p=p->next;
}
vector<int>result;
while(!temp.empty())
{
result.push_back(temp.top());
temp.pop();
}
return result;
}

题目二：链表中倒数第k个结点：输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。

分析：

(1)依据上题的启示。事实上这个题也能够借助栈来完毕。先从头到尾依次将结点存入栈。然后取出从栈顶開始的第k个结点就可以。

(2)还有一种方法是使用先后指针来完毕，一个指针先从头開始向前走k-1步，然后还有一个指针从头開始走。当第一个指针指向最后一个 结点时，后一个指针指向倒数第k个结点。

边界条件：要记得考虑k大于链表长度的情况和k=0的情况都返回空。

方法一：

ListNode* FindKthToTail(ListNode* pListHead, unsigned int k)
{
ListNode *p=pListHead;
stack<ListNode*> temp;
int len=0;
while(p)
{
++len;
temp.push(p);
p=p->next;
}
if(len<k||k==0)
return NULL;
while(k!=1)
{
temp.pop();
--k;
}
return temp.top();
}

方法二：

ListNode* FindKthToTail(ListNode* pListHead, unsigned int k)
{
if(pListHead==NULL||k==0)
return NULL;
ListNode *pAhead=pListHead;
ListNode *pBehind=pListHead;
for(int i=0;i<k-1;i++)
{
if(pAhead->next!=NULL)
pAhead=pAhead->next;
else
return NULL;
}
while(pAhead->next!=NULL)
{
pAhead=pAhead->next;
pBehind=pBehind->next;
}
return pBehind;
}

题目三：反转链表(链表逆序)：输入一个链表，反转链表后，输出链表的全部元素。

ListNode* ReverseList(ListNode* pHead)
{
if(!pHead)
return pHead;
ListNode *reverse=NULL;
ListNode *pre=NULL;
ListNode *next=NULL;
ListNode *curr=pHead;
while(curr)
{
next=curr->next;
if(!next)
reverse=curr;
curr->next=pre;
pre=curr;
curr=next;
}
return reverse;
}

题目四：合并两个排序的链表：输入两个单调递增的链表。输出两个链表合成后的链表，当然我们须要合成后的链表满足单调不减规则。

ListNode* Merge(ListNode* pHead1, ListNode* pHead2)
{
ListNode *result=new ListNode(0);
ListNode *r=result;
while(pHead1&&pHead2)
{
if(pHead1->val<=pHead2->val)
{
r->next=pHead1;
r=r->next;
pHead1=pHead1->next;

}
else
{
r->next=pHead2;
r=r->next;
pHead2=pHead2->next;
}
}
if(pHead1)
r->next=pHead1;
if(pHead2)
r->next=pHead2;
return result->next;
}

题目五：两个链表的第一个公共结点，输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。

分析：两个链表都是单向链表。假设他们有公共的结点，那么这两个链表从某一结点開始，他们的next都指向同一个结点，之后全部的点都重合。不可能再出现分叉。所以它们的拓扑形看起来像一个Y形，而不可能是X形。

方法一：首先遍历两个链表得到它们的长度，就能知道哪个链表长，以及长的链表比短的链表多几个结点。在第二次遍历的时候，在较长的链表上先走相差的步数，接着同一时候在两个链表上遍历。找到的第一个同样的结点就是它们的公共结点。

时间复杂度O(m+n)。不须要辅助栈。

方法二：分别将两个链表存入两个辅助栈中，然后比較两个栈顶的结点是否同样。假设同样，则把栈顶弹出，接着比較下一个栈顶，直到找到最后一个同样的结点。

时间复杂度O(m+n),空间复杂度O(m+n)。

方法一：

ListNode* FindFirstCommonNode( ListNode *pHead1, ListNode *pHead2)
{
int len1=0,len2=0;
ListNode *p=pHead1,*q=pHead2;
while(p)
{
len1++;
p=p->next;
}
while(q)
{
len2++;
q=q->next;
}

if(len1==0||len2==0)
return NULL;
p=pHead1;q=pHead2;
while(len1>len2)
{
p=p->next;
len1--;
}
while(len1<len2)
{
q=q->next;
len2--;
}
while(p!=q)
{
p=p->next;
q=q->next;
}
return p;
}

方法二：

ListNode* FindFirstCommonNode( ListNode *pHead1, ListNode *pHead2)
{
ListNode *p=pHead1;
ListNode *q=pHead2;
stack<ListNode *> temp1;
stack<ListNode *> temp2;
while(p)
{
temp1.push(p);
p=p->next;
}
while(q)
{
temp2.push(q);
q=q->next;
}
ListNode *result=NULL;
while(!temp1.empty()&&!temp2.empty()&&temp1.top()==temp2.top())
{
result=temp1.top();
temp1.pop();
temp2.pop();
}
return result;
}

题目六：链表中环的入口结点：一个链表中包括环，请找出该链表的环的入口结点。

分析：有两个能够面试的问题：一个题是推断一个链表中。是否有环。

第二个是环的入口结点。

经典方法就是使用快慢指针。快的一次走两步，慢的一次走一步，假设指针重合，说明链表有环。

在此基础上，能够想到，快的比慢的刚好多走了一个环的长度。并且速度是慢的二倍，说明快的总共走的是两个环的长度。慢的总共走了一个环的长度。

所以保持慢指针如今的位置，让快指针再次从头走起。每次走一步，当这次两个指针重合的时候。它们刚好都在环的入口结点上。

推断是否有环的代码：

bool HasLoop(ListNode* pHead)
{
ListNode *slow=pHead,*fast=pHead;
while(fast&&fast->next)
{
slow=slow->next;
fast=fast->next->next;
if(slow==fast)
return true;
}
return false;
}

找环的入口结点代码

ListNode* EntryNodeOfLoop(ListNode* pHead)
{
ListNode *slow=pHead,*fast=pHead;
while(fast&&fast->next)
{
slow=slow->next;
fast=fast->next->next;
if(slow==fast)
{
fast=pHead;
while(fast!=slow)
{
fast=fast->next;
slow=slow->next;
}
return slow;
}
}
return NULL;
}

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