leetcode链表相关

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2/445两数相加

2两数相加（链表倒排结果）

思路：

  • 设置dummy，结果指针p
  • 遍历，只要其中一个没有遍历完就继续；
    • 如果l1不为空，加到sum，l1移到下一位
    • 如果l2不为空，加到sum，l2移到下一位
    • p指向新节点（sum % 10），p移到下一位
    • sum /= 10
  • 判断最后一个节点是否需要进1
  • 返回dummy.next

445两数相加 II（链表顺排结果）

思路：

  • 2两数相加 + leetcode 206反转链表：reverse l1和l2，然后执行两数相加，最后结果再反转

    另一个思路：把l1和l2的值分别放进两个stack，在相加时，指针p值设为sum % 10，然后新建节点（sum / 10）指向res，然后res成为该新节点。最终要检查res值是否为0，如果是就返回res.next

public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
    
    // ListNode reversedList1 = reverse(l1);
    // ListNode reversedList2 = reverse(l2);
    // 固定头部，设置指针、sum
    ListNode dummy = new ListNode(-1);
    ListNode p = dummy;
    int sum = 0;
    
    // 遍历，只要其中一个没有遍历完就继续
    while (l1 != null || l2 != null){
        // 如果l1不为空，加到sum
        if (l1 != null){
            sum += l1.val;
            l1 = l1.next;
        }
    
        // 如果l2不为空，加到sum
        if (l2 != null){
            sum += l2.val;
            l2 = l2.next;
        }
        
        // 创建next节点，并移动指针
        p.next = new ListNode(sum % 10);
        p = p.next;
        
        // 更新sum
        sum /= 10;
    }
    
    // 判断最后一个节点是否需要进1
    if (sum == 1){
        p.next = new ListNode(1);
    }
    
    // 返回头部
    return dummy.next;
    // return reverse(dummyHead.next);
}

综合题(328奇偶链表, 206反转链表, 21合并两个有序链表 )

奇数节点递增，偶数节点递减。将这个链表变为升序链表。

比如：1 8 3 6 5 4 7 2 9，最后输出1 2 3 4 5 6 7 8 9。

思路：

  1. 分开奇偶节点（328奇偶链表）
  2. 反转偶节点组成的链表（206反转链表）
  3. 合并链表（21合并两个有序链表）

1和2可以合并，即在分开偶节点同时对其进行反转，下面代码便是基于此实现的。不好描述，按照代码画图就可以理解了。

public static ListNode oddEvenListAndReverse(ListNode head) {
    if (head == null || head.next == null) {
        return head;
    }
    ListNode dummy = new ListNode(-1);
    dummy.next = head;

    ListNode op = head, ep = head.next, epre = null;
    // 在不反转，且需要把奇链表和偶链表连在一起时，需要一个变量固定偶节点的开头
//    eHead = ep;
    while (ep != null && ep.next != null) {
        op = op.next = ep.next;
        // 下面为分开偶节点 + 反转
        ep.next = epre;
        epre = ep;
        ep = op.next;
        // 下面是单纯分开偶节点
//        ep = ep.next = op.next;
    }

    // 整理出ol和el
    ListNode ol = dummy.next;
    // 决定el的头节点是epre还是ep
    ListNode el;
    if (ep == null){
        el = epre;
    }else {
        ep.next = epre;
        el = ep;
    }
    
    // 合并链表
    ListNode p = dummy;
    while ( ol != null && el != null) {
        if (el.val < ol.val){
            p.next = el;
            el = el.next;
        }else {
            p.next = ol;
            ol = ol.next;
        }
        p = p.next;
    }

    p.next = (ol != null) ? ol : el;

    return dummy.next;
}

92反转链表 II

输入: 1->2->3->4->5->NULL, m = 2, n = 4
输出: 1->4->3->2->5->NULL

思路：

  • 与全反转不同，需要dummy，因为不确定head是否需要反转。
  • 新建cur试探指针，从dummy开始，移动到要反转的节点的前一个节点的位置。
  • 与全反一样，需要front指针。另外需要pre和last。前者用来接上之后反转部分的头部，所以它等于当前的cur；后者为reverse部分的结尾部，即当前cur.next，用于最后连接剩余部分
  • 遍历，cur开始试探（cur = pre.next），pre指向cur的下一位（记住剩余部分的头部），然后就是全反中的cur指向front，然后front成为cur。
  • cur移到剩余部分的头部，此时pre就可以指向反转部分的头部front，last指向剩余部分cur
// 注意本题m代表第m个node
ListNode dummy = new ListNode(-1);
dummy.next = head;    

ListNode cur = dummy;
// 在要reverse的那个节点的前一个节点停下    
for (int i = 1; i < m; i++) {
    cur = cur.next;
}

// front 是 reverse 部分的头部，紧跟cur，但循环结束后并不跟cur走出 reverse 部分
ListNode front = null;
// pre 用于固定前部分的最后一个节点的位置，它不断指向cur的下一个节点
ListNode pre = cur;
// last 用于固定 reverse 部分的结尾，最后用于连接剩余部分
ListNode last = cur.next;

// 对n - m + 1个节点做修改，所以要包含n
for (int i = m; i <= n; i++) {
    // cur 接触到的都是要修改指向的
    // cur从 2 走到 4
    cur = pre.next;
    pre.next = cur.next;
    cur.next = front;
    front = cur;
}

// cur 走到 5
cur = pre.next;
// pre 指向 4
pre.next = front;
// last 指向 5
last.next = cur;
return dummy.next;

链表排序(148排序链表, 876链表的中间结点)

链表排序：148排序链表、876链表的中间结点（结合141环形链表、142环形链表 II）、21合并两个有序链表 、23合并k个排序链表

思路：

  1. 找中间节点（876链表的中间结点），然后断开
  2. 对分开的两个链表递归调用链表排序函数，这两个函数作为merge（21合并两个有序链表）的参数
// null情况
if (head == null || head.next == null) return head;

// 快慢指针拆分
ListNode slow = head, fast = head.next;
while (fast != null && fast.next != null){
    slow = slow.next;
    fast = fast.next.next;
}

// 断开关联
ListNode tmp = slow;
slow = slow.next;
tmp.next = null;


// 递归调用
return merge(sortList(head), sortList(slow));

142环形链表 II

注意这里fast从head开始，如果从head.next开始，fast==slow后，slow要再移动一步

// 处理null情况
if (head == null || head.next == null) return null;

// 设置快慢节点
ListNode fast = head, slow = head;

// 循环，直到fast或者fast.next等于null，或者fast追上slow
while (fast != null && fast.next != null){
    slow = slow.next;
    fast = fast.next.next;
    if (fast == slow) break;
}
// 检查退出循环的原因，如果是fast到了尽头，那么就返回null
if (fast != slow) return null;

// slow和head开始继续移动，直到相遇
while (head != slow){
    head = head.next;
    slow = slow.next;
}

return head;

160相交链表

思路：

  • 循环，只要两个节点不等
    • 如果p1为空，则p1 = headB
    • p2一样
  • 直接返回l1（l1为空，没交点，非空为相交点）

23合并k个排序链表

public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
    int n = lists.length;
    if (n == 0) return null;
    // 循环，直到剩下一个元素
    // k作为间隔，遍历只需到n/2即可，每遍历一次，n/2到n的list就已经合并到前k = (n+1) / 2个里面，所以n要被替换为k
    while (n > 1){
        int k = (n+1) / 2;
        for (int i = 0; i < n/2; i++){
            lists[i] = merge(lists[i], lists[i+k]);
        }
        n = k;
    }        
    return lists[0];
}

61旋转链表, 19删除链表的倒数第N个节点

输入: 1->2->3->4->5->NULL, k = 2
输出: 4->5->1->2->3->NULL
解释:
向右旋转 1 步: 5->1->2->3->4->NULL
向右旋转 2 步: 4->5->1->2->3->NULL

思路：

  • 遍历一次，求链表长度len
  • 用k %= len求出断点与最后一个节点的距离
  • 设置快慢指针，先让它们分开k的距离，然后循环，让fast.next == null，即fast为最后一个节点。（这一步的思想可用于19删除链表的倒数第N个节点）
  • 让fast指向head，然后fast成为slow.next，然后slow断开链接
if (head == null || head.next == null) return head;

// 求长度
int size = 0;
ListNode p = head;
while (p != null){
    size++;
    p = p.next;
}

// 获取间隔k
k %= size;

ListNode slow = head, fast = head;
// 拉开距离
for (int i = 0; i< k; i++){
    fast = fast.next;
}

// 找到断点
while (fast.next != null){
    slow = slow.next;
    fast = fast.next;
}

// 整理连接
fast.next = head;
fast = slow.next;
slow.next = null;
return fast;

82/83删除排序链表中的重复元素，203移除链表元素

删除重复多余的元素

思路：

  • 设置试探指针
  • 遍历，只要去重指针.next不为空
    • 如果与下一个相等，删除，否则移动
// 设置去重指针，从head开始，因为第一个元素不可能重复
ListNode cur = head;

// 循环，只要指针没有到尽头
while (cur.next != null){
    // 如果与下一个相等，删除，否则移动
    if (cur.val == cur.next.val) cur.next = cur.next.next;
    else cur = cur.next;
}

删除出现重复的元素

思路：

  • 由于不能保证head是否出现重复，所以需要dummy
  • 需要去重指针（当前以及之前的节点已经去重，同理，由于无法保证head是否出现重复，去重指针从dummy开始）和试探节点
  • 遍历，只要去重指针.next不为null
    • 试探节点 = 去重节点.next
    • 试探节点判断下一个是否为空，并去掉所有重复的节点
    • 判断pre.next是否还是原来的cur，如果不是，说明经历过去重，去重节点直接指向试探节点的下一个节点。否则，说明试探节点指向了一个非重复节点，pre可以指向试探指针
dummy.next = head;
ListNode pre = dummy;
ListNode cur;

// 遍历，只要pre.next不为空，说明还有需要探索的节点
while (pre.next != null){
    cur = pre.next;
    while (cur.next != null && cur.val == cur.next.val) cur = cur.next;
    if (pre.next != cur) pre.next = cur.next;
    else pre = cur;
}
return dummy.next;

移除链表中节点值为target的元素

思路：与上面类似，需要dummy、合格指针（类似去重指针，其自身和前面的节点都不包含需要删除的节点）、试探指针

while (p.next != null){
    cur = p.next;
    if (cur.val == val) p.next = cur.next;
    else p = cur;
}

138复制带随机指针的链表

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度拷贝。

class RandomListNode {
    int label;
    RandomListNode next, random;
    RandomListNode(int x) { this.label = x; }
};

思路：

  • 先复制next
    • 按head.label新建newhead。然后把head和newhead放入map
    • 新建新旧指针（np，op）op从head.next起步
    • 循环，只要op不为空
      • 根据op.label新建newNode，并将op和newNode放入map
      • np指向newNode
      • op和np都移到下一个节点
  • 后复制random
    • np和op重回起点
    • 循环，只要op.next不为空
      • 将np.random指向map中根据op.random返回的节点
  • 返回newhead
if (head == null) return head;

Map<RandomListNode, RandomListNode> map = new HashMap<>();
RandomListNode newHead = new RandomListNode(head.label);
map.put(head, newHead);

RandomListNode np = newHead;
RandomListNode op = head.next;
while (op != null){
    RandomListNode node = new RandomListNode(op.label);
    map.put(op, node);
    np.next = node;
    np = np.next;
    op = op.next;
}

np = newHead;
op = head;
while (op != null){
    np.random = map.get(op.random);
    np = np.next;
    op = op.next;
}

return newHead;
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