内容简介:精选挑选了9道链表相关是算法题,每道都给出了对应的解答以及技巧,看完这些链表问题,相信你再也不怕链表问题了,建议点赞、收藏。为了方便大家查找,我这里先给出个目录1、如何优雅着反转单链表
精选挑选了9道链表相关是算法题,每道都给出了对应的解答以及技巧,看完这些链表问题,相信你再也不怕链表问题了,建议点赞、收藏。
为了方便大家查找,我这里先给出个目录
1、如何优雅着反转单链表
2、环形单链表约瑟夫问题最优解
3、三种方法带你优雅判断回文链表
4、删除单链表的中间节点
5、将单向链表按某值划分成左边小,中间相等,右边大的形式
6、复制含有随机指针节点的链表
7、将单链表的每K个节点之间逆序
8、将搜索二叉树转换成双向链表
9、删除单链表的第 K个节点
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1、如何优雅着反转单链表
【题目描述】
反转单链表。例如链表为:
1->2->3->4
反转后为
4->3->2->1
【要求】
如果链表的长度为 N, 时间复杂度达到 O(N), 额外空间复杂度达到 O(1)
【解答】
方法1
这道题还是挺简单的,当我们在反转一个节点的时候,把一个节点的后驱改为指向它前驱就可以了。这里需要注意的点就是,当你把当前节点的后驱指向前驱的时候,这个时候链表会被截断,也就是说后面的节点和当前节点分开了,所以我们需要一个变量来保存当前节点的后驱,以访丢失。
具体代码如下:
代码如下
//节点 class Node{ public int value; public Node next; public Node(int data) { this.value = data; } } 复制代码
//反转单链表 public static Node reverseList(Node head) { Node next = null;//指向当前节点的后驱 Node pre = null;//指向当前节点的前驱 while (head != null) { next = head.next; //当前节点的后驱指向前驱 head.next = pre; pre = head; //处理下一个节点 head = next; } return pre; 复制代码
方法二
这道题也可以用递归来做,假设 方法 reverse() 的功能是将单链表进行逆转。采用递归的方法时,我们可以不断着对子链表进行递归。例如对于如下的链表:
我们对子链表 2->3->4 进行递归,即 Node newList = reverse(head.next)。递归之后的结果如下:
逆转之后子链表 2->3->变为了 4->3->2。 注意,我刚才假设 reverse() 的功能就是对链表进行逆转。不过此时节点 1 仍然是指向节点 2 的。这个时候,我们再把节点1 和 2逆转一下,然后 1 的下一个节点指向 null 就可以了。如图:
递归的结束条件就是:当子链表只有一个节点,或者为 null 时,递归结束。代码如下:
//用递归的方法反转链表 public static Node reverseList2(Node head){ if (head == null || head.next == null) { return head; } //递归反转子lian链表 Node newList = reverseList2(head.next); //第三张图 head.next.next = head; head.next = null; return newList; } 复制代码
问题拓展
题目:反转部分链表节点
【题目描述】
题目:给定一个单向链表的头结点head,以及两个整数from和to ,在单项链表上把第from个节点和第to个节点这一部分进行反转
列如: 1->2->3->4->5->null,from=2,to=4
结果:1->4->3->2->5->null
列如:
1->2->3->null from=1,to=3
结果为3->2->1->null
【要求】
1、如果链表长度为N,时间复杂度要求为O(N),额外空间复杂度要求为O(1)
2、如果不满足1<=from<=to<=N,则不调整
【解答】
这个就直接扔出代码了
public static Node reversePart(Node head, int from, int to) { int len = 0;//记录链表的长度 Node node1 = head; Node fPre = null;//指向第 from-1个节点 Node tPos = null;//指向第 to + 1个节点 while (node1 != null) { len++; if(len == from - 1) fPre = node1; if(len == to + 1) tPos = node1; node1 = node1.next; } //判断给定的值是否合理 if(from > to || from < 1 || to > len) return head; //把from-to这部分链表进行反转 //node1指向部分链表的第一个节点 node1 = fPre == null ? head : fPre.next; Node cur = node1.next;//cur指向当前要处理的节点 node1.next = tPos;//先把第一个节点给反转处理了 Node next = null; while (cur != tPos) { next = cur.next;//保存当前节点的下一个节点 cur.next = node1; node1 = cur; cur = next; } if (fPre != null) { fPre.next = node1; return head; } return node1; } 复制代码
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2、环形单链表约瑟夫问题
【题目描述】
【要求】
输入:一个环形单向链表的头节点 head 和报数 m.
返回:最后生存下来的节点,且这个节点自己组成环形单向链表,其他节点都删除掉。
【解答】
方法1:时间复杂度为 O( n * m)
这道题如果不考虑时间复杂度的话还是挺简单的,就遍历环形链表,每遍历 m 个节点就删除一个节点,知道链表只剩下一个节点就可以了。
代码如下
//时间复杂度为O(n*m)的解决方法 public static Node josephusKill(Node head, int m) { if(head == null || m < 1) return head; Node last = head; //定位到最后一个节点 while (head.next != last) { head = head.next; } System.out.println(head.value); int count = 0; while (head.next != head) { if (++count == m) { head.next = head.next.next; count = 0; } else { head = head.next; } } return head; } 复制代码
这个方法的时间复杂度为 O(n * m)。下面用时间复杂度为方法解决。
方法二:时间复杂度为 O(n)
这个方法的难度为:
校:★★★☆
我们可以给环形链表的节点编号,如果链表的节点数为 n, 则从头节点开始,依次给节点编号,即头节点为 1, 下一个节点为2, 最后一个节点为 n.
我们用 f(n) 表示当环形链表的长度为n时,生存下来的人的编号为 f(n),显然当 n = 1 时,f(n) = 1。假如我们能够找出 f(n) 和 f(n-1) 之间的关系的话,我们我们就可以用递归的方式来解决了。我们假设 人员数为 n, 报数到 m 的人就自杀。则刚开始的编号为
...
m - 2
m - 1
m
m + 1
m + 2
...
进行了一次删除之后,删除了编号为m的节点。删除之后,就只剩下 n - 1 个节点了,删除前和删除之后的编号转换关系为:
删除前 -------- 删除后
... ---------- ...
m - 2 ------- n - 2
m - 1 ------ n - 1
m ---------- 无(因为编号被删除了)
m + 1 ------ 1(因为下次就从这里报数了)
m + 2 ------ 2
... -------- ...
新的环中只有 n - 1 个节点。且编号为 m + 1, m + 2, m + 3 的节点成了新环中编号为 1, 2, 3 的节点。
假设 old 为删除之前的节点编号, new 为删除了一个节点之后的编号,则 old 与 new 之间的关系为 old = (new + m - 1) % n + 1。
注:有些人可能会疑惑为什么不是 old = (new + m ) % n 呢?主要是因为编号是从 1 开始的,而不是从 0 开始的。如果 new + m == n的话,会导致最后的计算结果为 old = 0。所以 old = (new + m - 1) % n + 1.
这样,我们就得出 f(n) 与 f(n - 1)之间的关系了,而 f(1) = 1.所以我们可以采用递归的方式来做。
代码如下:
//时间复杂度为O(n) public static Node josephusKill2(Node head, int m) { if(head == null || m < 1) return head; int n = 1;//统计一共有多少个节点 Node last = head; while (last.next != head) { n++; last = last.next; } //直接用递归算出目的编号 int des = f(n, m); //把目的节点取出来 while (--des != 0) { head = head.next; } head.next = head; return head; } private static int f(int n, int m) { if (n == 1) { return 1; } return (getDes(n - 1, m) + m - 1) % n + 1; } 复制代码
问题拓展
对于上道题,假设是从第 K 个节点开始报数删除呢? 又该如何解决呢?
3、三种方法带你优雅判断回文链表
【题目描述】
给定一个链表的头节点 head, 请判断该链表是否为回文结构。
例如:
1->2->1,返回 true.
1->2->2->1, 返回 true。
1->2->3,返回 false。
【要求】
如果链表的长度为 N, 时间复杂度达到 O(N)。
【解答】
方法1
我们可以利用栈来做辅助,把链表的节点全部入栈,在一个一个出栈与链表进行对比,例如对于链表 1->2->3->2->2,入栈后如图:
然后再逐一出栈与链表元素对比。
这种解法比较简单,时间复杂度为 O(n), 空间复杂度为 O(n)。
代码如下
//方法1 public static boolean f1(Node head) { if (head == null || head.next == null) { return true; } Node temp = head; Stack<Node> stack = new Stack<>(); while (temp != null) { stack.push(temp); temp = temp.next; } while (!stack.isEmpty()) { Node t = stack.pop(); if (t.value != head.value) { return false; } head = head.next; } return true; } 复制代码
方法二
真的需要全部入栈吗?其实我们也可以让链表的后半部分入栈就可以了,然后把栈中的元素与链表的前半部分对比,例如 1->2->3->2->2 后半部分入栈后如图:
然后逐个出栈,与链表的前半部分(1->2)对比。这样做的话空间复杂度会减少一半。
代码如下:
//方法2 public static boolean f(Node head) { if(head == null || head.next == null) return true; Node slow = head;//慢指针 Node fast = head;//快指针 Stack<Node> stack = new Stack<>(); //slow最终指向中间节点 while (fast.next != null && fast.next.next != null) { slow = slow.next; fast = fast.next.next; } System.out.println(slow.value); slow = slow.next; while (slow != null) { stack.push(slow); slow = slow.next; } //进行判断 while (!stack.isEmpty()) { Node temp = stack.pop(); if (head.value != temp.value) { return false; } head = head.next; } return true; } 复制代码
**方法三:**空间复杂度为 O(1)。
上道题我们有作过链表的反转的,没看过的可以看一下勒: 【链表问题】如何优雅着反转单链表 ],我们可以把链表的后半部分进行反转,然后再用后半部分与前半部分进行比较就可以了。这种做法额外空间复杂度只需要 O(1), 时间复杂度为 O(n)。
代码如下:
//方法3 public static boolean f2(Node head) { if(head == null || head.next == null) return true; Node slow = head;//慢指针 Node fast = head;//快指针 //slow最终指向中间节点 while (fast.next != null && fast.next.next != null) { slow = slow.next; fast = fast.next.next; } Node revHead = reverse(slow.next);//反转后半部分 //进行比较 while (revHead != null) { System.out.println(revHead.value); if (revHead.value != head.value) { return false; } head = head.next; revHead = revHead.next; } return true; } //反转链表 private static Node reverse(Node head) { if (head == null || head.next == null) { return head; } Node newHead = reverse(head.next); head.next.next = head; head.next = null; return newHead; } 复制代码
问题拓展
思考:如果给你的是一个环形链表,并且指定了头节点,那么该如何判断是否为回文链表呢?
4、:删除单链表的中间节点
【题目描述】
给定链表的头节点head,实现删除链表的中间节点的函数。
例如:
步删除任何节点;
1->2,删除节点1;
1->2->3,删除节点2;
1->2->3->4,删除节点2;
1->2->3->4-5,删除节点3;
【要求】
如果链表的长度为 N, 时间复杂度达到 O(N), 额外空间复杂度达到 O(1)
【解答】
这道题要求删除中间节点,我们可以采用双指针的方法来做,就是用一个快指针和一个慢指针,快指针每次前进两个节点,而慢指针每次前进一个节点。当快指针遍历完节点时,慢指针刚好就在中间节点了。之前写过一篇 一些算法的常用技巧 也有所过指针使用的一些技巧。
不过在做的时候,最好是先把一些特殊情况先处理好,例如删除的可能是第一个节点,也有可能不用删除节点(只有一个节点时就不用删除了。
代码如下
public static Node removeMidNode(Node head) { if(head == null || head.next == null) return head; if (head.next.next == null) { return head.next; } Node fast = head.next.next;//快指针 Node slow = head;//慢指针 //slow最终指向中间节点的前驱 while (fast.next != null && fast.next.next != null) { slow = slow.next; fast = fast.next.next; } //进行删除 slow.next = slow.next.next; return head; } 复制代码
上次拿到删除倒数第 K 个节点的题其实也是可以使用双指针的,但个人认为,那道题使用双指针的方法并没有我上次那个做法优雅,而这次删除中间节点,则用双指针比较优雅。至于原因,可以自己打下代码看看
问题拓展
题目:删除链表中 a / b 处的节点
【题目描述】
给定链表的头节点 head、整数 a 和 b,实现删除位于 a/b 处节点的函数。
例如:
链表:1->2->3->4->5,假设 a/b 的值为 r。
如果 r = 0,不删除任何节点;
如果 r 在区间 (0,1/5] 上,删除节点 1;
如果 r 在区间 (1/5,2/5] 上,删除节点 2;
如果 r 在区间 (2/5,3/5] 上,删除节点 3;
如果 r 在区间 (3/5,4/5] 上,删除节点 4;
如果 r 在区间 (4/5,1] 上,删除节点 5;
如果 r 大于 1,不删除任何节点。
【要求】
如果链表的长度为 N, 时间复杂度达到 O(N), 额外空间复杂度达到 O(1)
【解答】
可以自己动手做一下或者想一下,我直接扔代码了
//这道题可以转换为删除第 K = (a * n / b)个节点。其中n表示链表节点 //的个数,但由于(a * n / b)有可能出现小数,所以我们取 K的上限。 //所谓上限就是大于等于K的最小整数。 public static Node removeByRatio(Node head, int a, int b) { if(a < 1 || a > b) return head; int n = 0; Node cur = head; //统计一共有多少个节点 while (cur != null) n++; //问题转换为删除第K个节点,取(a * n / b)的整数上限 int K = (int)Math.ceil((double)(a * n) / (double)b); if(K == 1) return head.next; if (K > 1) { cur = head; //定位到第K个节点的前驱 while (--K != 1) { cur = cur.next; } cur.next = cur.next.next; } return head; } 复制代码
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5、将单向链表按某值划分成左边小,中间相等,右边大的形式md
【题目描述】
给定一个单向链表的头结点head,节点的值类型是整型,再给定一个整数privot。实现一个调整链表的函数,将链表调整为左部分都是值小于privot的节点,中间部分都是值等于privot的节点,右部分都是大于privot的节点。且对某部分内部节点的顺序不做要求
例如:链表9-0-4-5-1,pivot=3。
调整后是1-0-4-9-5,
也可以是0-1-9-5-4
【要求】
如果链表的长度为 N, 时间复杂度达到 O(N)。
【解答】
这道题在思路上还是比较简单的,但是在实现上还是有一些细节需要主要的。
本题对某部分的内部节点不做要求,一种很简单的方法就是用一个数组来存链表的节点,然后像类似于 快速排序 的分割函数那样,按照某个值把他们进行划分。
不过这样做的话,空间复杂度为 O(N)。我们也可以采取使用3个指针,把原链表依次划分成三个部分的链表,然后再把他们合并起来,这种做法不但空间复杂度为 O(1), 而且内部节点的顺序也是和原链表一样的。虽然思路简单,但在代码实现上也是有很多细节需要注意的,有时间的话希望大家动手打下码。
代码如下
//用三个指针处理,这道题主要是要注意串联链表时的一些细节处理 public static Node listPartition(Node head, int pivot) { Node sB = null;//小的指针头,即small begin Node sE = null;//小的指针尾,即 small end Node eB = null;//中的指针头,即 equal begin Node eE = null;//中的指针尾,即emall end Node bB = null;//大的指针头,即 big begin Node bE = null;//大的指针尾,即 big end Node next = null;//保存下一个节点 //进行划分 while (head != null) { next = head.next; head.next = null; if (head.value < pivot) { if (sB == null) { sB = head; sE = head; } else { sE.next = head; sE = sE.next; } } else if (head.value == pivot) { if (eB == null) { eB = head; eE = head; } else { eE.next = head; eE = eE.next; } } else { if (bB == null) { bB = head; bE = head; } else { bE.next = head; bE = bE.next; } } head = next; } //把三部分串连起来,串联的时候细节还是挺多的, //串联的过程下面代码的精简程度是最学习的部分了 //1.小的与中的串联 if (sB != null) { sE.next = eB; eE = eE == null ? sE : eE; } //2.中的和大的连接 if (eB != null) { eE.next = bB; } return sB != null ? sB : eB != null ? eB : bB; } 复制代码
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以上所述就是小编给大家介绍的《【精挑细讲】这 10 道链表相关算法题,将助你告别链表问题(上)》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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