关于链表的常见算法题(一)

输入一个链表的头节点，从尾到头反过来打印出每个节点的值

例如链表为1->2->3，打印出3 2 1

有三种思路可以参考：

1. 栈：栈天然是先进后出的，在遍历链表时，把值按顺序放入栈中，最后出栈就是逆序了。
2. 既然想到了栈，那么递归天然是一个栈结构，一样的，访问到一个节点，先递归输出它的后面节点，再输出自己，这样链表就反过来了
3. 头插法：使用头插法可以得到一个逆序的链表。
   • 1->2->3，加入一个头节点head，只用于操作中转，不存储数据
   • 先把head->1，然后继续从2->3中取
   • 变为head->2->1，最后变为head->3->2->1，从head.next开始输出就可以了

public class _06 {
    static class ListNode {
        int value;

        public ListNode(int value) {
            this.value = value;
        }

        ListNode next;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ListNode listNode1 = new ListNode(1);
        ListNode listNode2 = new ListNode(2);
        ListNode listNode3 = new ListNode(3);
        listNode1.next = listNode2;
        listNode2.next = listNode3;
        _06 test = new _06();
//        List<Integer> list = test.printListFromQueue(listNode1);
//        List<Integer> list = test.printListFromDG(listNode1);
        List<Integer> list = test.printListFromTC(listNode1);
        for (Integer i : list) {
            System.out.println(i);
        }
    }

    /**
     * 栈
     */
    public List<Integer> printListFromQueue(ListNode listNode) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        while (listNode != null) {
            stack.add(listNode.value);
            listNode = listNode.next;
        }
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        while (!stack.isEmpty()) {
            list.add(stack.pop());
        }
        return list;
    }

    /**
     * 递归
     */
    public List<Integer> printListFromDG(ListNode listNode) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        if (listNode != null) {
            list.addAll(printListFromDG(listNode.next));
            list.add(listNode.value);
        }
        return list;
    }

    /**
     * 头插法
     */
    public List<Integer> printListFromTC(ListNode listNode) {
        //头插法构建逆序链表

        //新建一个头部节点，只用于中转，不存储值
        ListNode head = new ListNode(-1);
        //链表反转
        while (listNode != null) {
            ListNode temp = listNode.next;
            listNode.next = head.next;
            head.next = listNode;
            listNode = temp;
        }
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        //真正的值是从第一个节点开始
        head = head.next;
        while (head != null) {
            list.add(head.value);
            head = head.next;
        }
        return list;
    }
}
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删除链表的节点

在O(1)的时间内删除链表节点

给定单身链表的头指针和一个节点指针，定义一个函数在O(1)内删除这个节点。

解题思路

• 如果这个节点不是尾节点，那么可以直接把下一个节点的值赋值给这个节点，再把这个节点指向下下个节点，时间复杂度为O(1)

  如，1->2->3->4，要删除的是2，那么先把2的下一个节点值3，赋值给2的节点，变为1-3-3-4，然后把第二个节点的位置，指向下下个节点4，这样，就变为了1-3-4，2这个节点这删除了。

• 如果是尾指针，那么找到前一个节点，把前一个节点指向null，时间复杂度为O(N)

  如果进行N次操作，这个算法的平均时间复杂度为O(1)

/**
     *  删除指定节点
     */
    public ListNode deleteNode(ListNode head, ListNode tobeDelete) {
        if (head == null || tobeDelete == null) {
            return null;
        }
        if (tobeDelete.next != null) {
            //要删除的不是尾节点
            ListNode next = tobeDelete.next;
            tobeDelete.value = next.value;
            tobeDelete.next = next.next;
        } else {
            if (head == tobeDelete) {
                head = null;
            } else {
                ListNode curNode = head;
                while (curNode.next != tobeDelete) {
                    curNode = curNode.next;
                }
                curNode.next = null;
            }
        }
        return head;
    }
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删除链表中重复的节点

在一 排序 的链表中，如何删除重复的节点

1->2->2->3->3->3->4

1->4

解题思路

• 头节点一样有可能重复
• 遍历整个链表，如果当前节点与next的下一个节点相同，则都可以删除，然后把当前节点的前一个节点与下下个节点相连，我们必须保证前一个节点是无一个无重复的节点相连，这一想就是递归~~

/**
     * 删除重复的节点
     */
    public ListNode deleteDuplication(ListNode pHead) {
        if (pHead == null || pHead.next == null) {
            return pHead;
        }
        ListNode next = pHead.next;
        //当头节点有重复时，一直找到没有重复的为止
        if (pHead.value == next.value) {
            while (next != null && pHead.value == next.value) {
                next = next.next;
            }
            return deleteDuplication(next);
        } else {
            pHead.next = deleteDuplication(pHead.next);
            return pHead;
        }
    }
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链表中倒数第K个节点

输入一个单向链表，输出这个链表中倒数第k个节点

1->2->3->4->5->6

倒数第三个点为4

解题思路

这是一个单向链表，如果我们使用遍历，很明显不方便从尾开始遍历的，这时候我们可以想到的方法是双指针法。

• 定义两个指针p1和p2，p2先不动，p1走k-1步，这时p1指向3，p2指向1
• 现在p1和p2同时向后遍历，当p1遍历到6，它的next为null时，p2所指向的值就是我们所要的值

public ListNode FindKthToTail(ListNode head, int k) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode p1 = head;
        while (p1 != null && k > 0) {
            p1 = p1.next;
            k--;
        }
        if (k > 0) {
            return null;
        }
        ListNode p2 = head;
        while (p1 != null) {
            p1 = p1.next;
            p2 = p2.next;
        }
        return p2;
    }
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反转链表

解题思路

• 头插法（迭代）

  • 前面其实已经用到了，使用一个头head，只做中转，而不存储数据。

• 递归

  ​ 分解成最简单的两个节点，就next.next = head，这样就能把1->2反转成2->1。1的next是2，它的next指向1，就已经完成了2->1

public ListNode reverseList(ListNode head){
        if (head==null||head.next==null){
            return head;
        }
        ListNode next = head.next;
        head.next = null;
        ListNode newHead = reverseList(next);
        next.next = head;
        return newHead;
    }

    public ListNode reverseList2(ListNode head){
        if (head==null||head.next==null){
            return head;
        }
        ListNode newList = new ListNode(-1);

        while (head!=null){
            ListNode next = head.next;
            head.next = newList.next;
            newList.next = head;
            head = next;
        }
        return newList.next;
    }
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合并两个排序的链表

输入两个递增排序的链表，合并这两个链表并使新的链表中的节点仍然是递增的。

1-3-5-7

2-4-6-8

1-2-3-4-5-6-7-8

解题思路

首先我们要比较两个链表头，发现1比2小，那么新链表的头就是1，然后继续比较，这时还是比较链表头，我们想到了，这就是个递归啊，把头继续比较，依次加进新的链表中，所以本题可以用递归来解，当然也能使用迭代。

/**
     * 递归
     */
    public ListNode merge(ListNode node1, ListNode node2) {
        if (node1 == null) {
            return node2;
        }
        if (node2 == null) {
            return node1;
        }
        if (node1.value < node2.value) {
            node1.next = merge(node1.next, node2);
            return node1;
        } else {
            node2.next = merge(node1, node2.next);
            return node2;
        }
    }

    /**
     * 迭代
     */
    public ListNode merge2(ListNode node1, ListNode node2) {
        ListNode head = new ListNode(-1);
        ListNode cur = head;
        while (node1 != null && node2 != null) {
            if (node1.value <= node2.value) {
                cur.next = node1;
                node1 = node1.next;
            } else {
                cur.next = node2;
                node2 = node2.next;
            }
            cur = cur.next;
        }
        if (node1 != null) {
            cur.next = node1;
        }
        if (node2 != null) {
            cur.next = node2;
        }
        return head.next;
    }
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两个链表的第一个公共节点

输入两个链表，找出它们的第一个公共节点

1-2-3-6-7

4-5-6-7

解题思路

• 暴力破解法

  在第一个链表上顺序遍历到一个节点，就到第二个链表上遍历每一个节点，如果有一个节点与这个值相等，就找到了。但是时间复杂度为O(mn)

• 栈

  我们发现，公共部分一定是在尾部，如果我们从后面开始找会更快，最后一个相同点就是我们要找的点，不过这是单向链表，所以我们想到了栈的结构——后进先出

• 求差法

  其实我们用栈，只是为了想同时能到达两个链表的尾节点。当两链表长度不同时，我们从头开始遍历，到后面的时间就不一致。 我们可以先遍历两个链表，得到它们的长度，然后，链表长的先走先走多的几个节点，接着同时在两个链表遍历，找到的第一个相同点就是我们要找的第一个公共点

/**
     *  用栈取
     */
    public ListNode findFirstCommonNode(ListNode pHead1, ListNode pHead2) {
        Stack<ListNode> stack1 = new Stack<>();
        Stack<ListNode> stack2 = new Stack<>();
        
        //分别放入栈中
        while (pHead1 != null) {
            stack1.push(pHead1);
            pHead1 = pHead1.next;
        }
        while (pHead2 != null) {
            stack2.push(pHead2);
            pHead2 = pHead2.next;
        }

        ListNode result = null;
        //从栈顶取值，取到不相等时，上一个就是第一个公共节点
        while (!stack1.isEmpty() && !stack2.isEmpty() && stack1.peek() == stack2.peek()) {
            stack1.pop();
            result = stack2.pop();
        }
        return result;
    }

    /**
     * 差值法
     */
    public ListNode findFirstCommonNode2(ListNode pHead1, ListNode pHead2) {
        if (pHead1 == null || pHead2 == null) {
            return null;
        }
        int count1 = 1;
        int count2 = 1;
        ListNode p1 = pHead1;
        ListNode p2 = pHead2;
        //获取两个链表的长度
        while (p1.next != null) {
            p1 = p1.next;
            count1++;
        }
        while (p2.next != null) {
            p2 = p2.next;
            count2++;
        }

        //哪个长就先走差值步
        if (count1 > count2) {
            int dif = count1 - count2;
            while (dif != 0) {
                pHead1 = pHead1.next;
                dif--;
            }
        } else {
            int dif = count2 - count1;
            while (dif != 0) {
                pHead2 = pHead2.next;
                dif--;
            }
        }
        
        //同时走，当相等时得到公共节点
        while (pHead1 != null && pHead2 != null) {
            if (pHead1 == pHead2) {
                return pHead1;
            }
            pHead1 = pHead1.next;
            pHead2 = pHead2.next;
        }
        return null;
    }
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By《剑指offer》

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