【力扣刷题】Day04——链表专题

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4. 两两交换链表中的节点

题目链接：24. 两两交换链表中的节点 - 力扣（LeetCode）

思路：由于是一对一对的进行交换，因此我们枚举的时候也要一对一对的来。

尤其要注意

• 交换的顺序
• 头节点也发生了修改，因此加入虚拟头节点

Code

class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        dummy.next = head;

        // 一对一对的枚举
        for(ListNode p = dummy; p.next != null && p.next.next != null;){
            ListNode a = p.next;
            ListNode b = a.next;

            // 交换
            p.next = b;// 1
            a.next = b.next;// 2
            b.next = a;// 3
            // 指针移动，为下一次做好准备
            p = a;// 4
        }
        return dummy.next;
    }
}

5. 删除链表的倒数第N个节点

题目链接：19. 删除链表的倒数第 N 个结点 - 力扣（LeetCode）

要删除节点就要找到要删除节点的前驱在哪：

思路一：枚举找到要删除节点的前驱

当头节点会改变时我们引入虚拟头节点

Code

class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
       
       ListNode dummy = new ListNode(-1);
       dummy.next = head;

       int len = 0, cnt = 0; 
       for(ListNode cur = dummy; cur != null; cur = cur.next) len ++;
       for(ListNode cur = dummy; cur != null; cur = cur.next){
           cnt ++;
           if(len - n == cnt){// 找到倒数第n+1得位置
               cur.next = cur.next.next;
               break; 
           }
       }
       return dummy.next;

    }
}

思路二：双指针优化：双指针找到要删除节点的前驱

上述得关键是要找到删除节点得前一个节点，采用的是遍历的方式，现在我们用双指针进行优化：

1、创建虚拟结点dummy，dummy指向head.next
2、指针first，second初始化均指向dummy，first指针走n步，first,second指针同时向后走，直到first走到末尾时终止
3、这样找到了删除结点的前一个结点，让前一个结点指向删除结点的后一个结点即可

Code

class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;

        ListNode first = dummy;
        ListNode second = dummy;

        for(int i = 0; i < n; i ++) first = first.next;// first先往后走n步
        // 注意：这里是first.next != null 而不是first
        // 因为当指针走到最后一个节点了，first它不为空，还会再执行一次循环体，这样就不对了
        while(first.next != null){
            first = first.next;
            second = second.next;
        }
        second.next = second.next.next;

        return dummy.next;
    }
}

6. 链表相交

题目链接：160. 相交链表 - 力扣（LeetCode）

一种非常巧妙得思路，分别给链表A和链表B设置指针A和指针B，然后开始遍历链表，如果当前链表走完了，则将指针指向另一个链表得头部继续遍历，直到两个指针相遇。

两个指针走过得路径长度分别为：

• 指针A：a + b + c
• 指针B：a + b + c
• 明显它们走过得路径长度是一样的，即相遇的节点

两个链表不相交：

a,b 分别代表两个链表的长度，则两个指针分别走 a+b 步后都变成 null，最终null相等

两个链表相交：

则两个指针分别走 a+b+c 步后在两链表交汇处相遇。

Code

public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        ListNode p = headA;
        ListNode q = headB;

        while(p != q){
            if(p == null) p = headB;
            else p = p.next;

            if(q == null) q = headA;
            else q = q.next;
        }
        return p;
    }
}

7. 环形链表II

题目链接：142. 环形链表 II - 力扣（LeetCode）

解法一：哈希判重，入口即为第一次重复的节点

空间复杂度：O(n)

Code

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        Set<ListNode> set = new HashSet<ListNode>();
        for(ListNode p = head; p != null; p = p.next){
            if(set.contains(p)) return p;
            set.add(p);
        }
        return null;
    }
}

解法二：快慢指针

空间复杂度：O(1)

思路：使用快慢指针，快指针每次走两步，满指针每次走一步，当两个指针第一次相遇的时候，将其中一个指针（快）回到起点，然后快慢指针一起每次走一步，再次相遇即为环的入口。

假设C点为两个指针的相遇点

第一次相遇：

• 慢指针：x + y
• 快指针：x + y + n(y + z)，快指针可能转了好几圈

不妨直接设快指针转了1圈，由2倍得出等式：

2(x + y) = x + y + (y + z)

化简得：x = z

而此时又是在第一次相遇的点（C），将其中一个指针（快）回到起点，然后快慢指针一起每次走一步，再次相遇即为环的入口（距离都是一样的，都为z）。

详细解答证明：把环形链表讲清楚！ 如何判断环形链表？如何找到环形链表的入口？ LeetCode：142.环形链表II_哔哩哔哩_bilibili

Code

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;

        // 快慢指针用起点开始，快走两步，慢走一步
        // 当快慢第一次相遇时，快回到起点，然后快慢一起走一步，再次相遇时即为环的入口
        while(fast != null && fast.next != null){
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;

            if(slow == fast){// 第一次相遇
                fast = head;
                while(fast != slow){
                    fast = fast.next;
                    slow = slow.next;
                }
                // 第二次相遇即为环的入口
                return fast;
            }
        }    
        return null;
    }
}