编程集训第2天：LeetCode--环形链表2（142）及单链表反转（206）C++和python代码实现

编程集训第2天：LeetCode--环形链表2（142）及单链表反转（206）C++和python代码实现

• 链表知识点
• 题目解析

链表知识点

1. 链表
   线性表特点是用一组任意的存储单元存储线性表的数据元素，同时还存储一个指向后继信息的信息，这两部分信息组成为结点。结点包含两部分数据域和指针域。指针域存储信息成为指针或链。
   链表内包含很多结点（当然也可以包含零个结点）。其中每个结点的数据空间一般会包含一个数据结构（用于存放各种类型的数据）以及一个指针，该指针一般称为next，用来指向下一个结点的位置。由于下一个结点也是链表类型，所以next的指针也要定义为链表类型。如图所示：
   
2. 链表和数组
   数组的优势，在于可以方便的遍历查找需要的数据。在查询数组指定位置（如查询数组中的第4个数据）的操作中，只需要进行1次操作即可，时间复杂度为O(1)。但是，这种时间上的便利性，是因为数组在内存中占用了连续的空间，在进行类似的查找或者遍历时，本质是指针在内存中的定向偏移。然而，当需要对数组成员进行添加和删除的操作时，数组内完成这类操作的时间复杂度则变成了O(n)。
   链表的特性，使其在某些操作上比数组更加高效。例如当进行插入和删除操作时，链表操作的时间复杂度仅为O(1)。另外，因为链表在内存中不是连续存储的，所以可以充分利用内存中的碎片空间。除此之外，链表还是很多算法的基础，最常见的哈希表就是基于链表来实现的。

题目解析

1.环形链表2（142）
题目描述：
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。

为了表示给定链表中的环，我们使用整数 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。

说明：不允许修改给定的链表。

方法一：
C++代码实现：

/**
* 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){
if (head == NULL) return NULL;
ListNode *fast=head, *slow=head;
int len=0;
while(fast->next && fast->next->next){
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
if(fast == slow){
len = 1;
break;
}
}
if(len == 0) return NULL;
while(fast->next != slow){
fast = fast->next;
len++;
}
fast = head;
slow = head;
while(len-->0){
fast = fast->next;
}
while(fast != slow){
fast = fast->next;
slow = slow->next;
}
return fast;
}
};

解答思路：
定义一个快指针和一个慢指针，快慢指针从head 20000 头指针开始，快指针一次走2步，慢指针一次走1步。
第一步：如果是环形链表，快慢指针会在环形中的某节点相遇；如果不是环形链表，快指针遍历到链表尾，结束循环输出NULL。
第二步：慢指针不动，让快指针一步一次再走一遍直到与慢指针相遇，记录得到链表循环的节点数len。
第三步：已知循环链表节点数len，入环第一个节点A离头指针距离为a，（len+a）的路程等于从头指针经过一次循环第二次走到A的路程。先让快指针走到len的距离，慢指针从头指针出发。当快指针第二次走到A的时候（共走路程len+a），慢指针刚好第一次走到A（走了a）。记录慢指针所走的点数，即是入环第一个节点A。
方法二：
python实现：

hash_set=set()
while head:
if head in hash_set:
return head
else:
hash_set.add(head)
head=head.next
return None

解答心得：
第一次用python，不是很熟悉，借鉴大神简洁的代码自己码了一遍，思路很简单用到hash表，遍历链表节点，如果在hash表中存在当前的节点，则这个节点就是入环第一个节点；如果没有，将当前节点存入hash表中，直到head走到表尾。

2.单链表反转（206）
题目描述：
反转一个单链表。

C++代码实现：

/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
*     int val;
*     ListNode *next;
*     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
if(head == NULL)
return NULL;
ListNode *pCurrent ,*pPre, *pNext;
pPre = head;
pCurrent = head->next;
while(pCurrent){
pNext=pCurrent->next;
pCurrent->next=pPre;
pPre=pCurrent;
pCurrent=pNext;
}
head->next=NULL;
head=pPre;
return head;
}
};

解答思路：
对链表结点一个一个操作的，每次把后面的一个结点抛到前面，并且不需要开辟另外的内存空间。