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✨系列专栏:【LeetCode刷题】
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1. 反转链表(lc206)

题目描述:

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]

输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]

输出：[2,1]

示例 3：

输入：head = []

输出：[]

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 5000]

-5000 <= Node.val <= 5000

来源：力扣（LeetCode）

链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list

解题思路：

遍历链表 , 将链表的第一个节点当作新链表的头节点 , 将其他节点完成头插操作即可 , 要注意的是节点的头插操作要改变节点中指针域引用的指向 , 所以在完成头插操作前 , 需要先记录下一个节点的位置 , 否则会与下一个节点失联 .

代码实现：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        //判断是否为空链表
        if(head == null) {
            return null;
        }
        //链表中是否只有一个节点
        if(head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode cur = head.next;
        head.next = null;
        //从第二个节点开始进行头插
        while(cur != null) {
            //记录下一个节点
            ListNode curNext = cur.next;
            cur.next = head;
            head = cur;
            cur = curNext;
        }
        return head;
    }
}

提交结果：

2. 相交链表(lc160)

题目描述:

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

自定义评测：

评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）：

• intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0
• listA - 第一个链表
• listB - 第二个链表
• skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
• skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数

评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3

输出：Intersected at ‘8’

解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。

从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,6,1,8,4,5]。

在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。

— 请注意相交节点的值不为 1，因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点 (A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。换句话说，它们在内存中指向两个不同的位置，而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点，B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1

输出：Intersected at ‘2’

解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。

从各自的表头开始算起，链表 A 为 [1,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。

在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

示例 3：

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2

输出：null

解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。

由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。

这两个链表不相交，因此返回 null 。

提示：

listA 中节点数目为 m

listB 中节点数目为 n

1 <= m, n <= 3 * 104

1 <= Node.val <= 105

0 <= skipA <= m

0 <= skipB <= n

如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0

如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA] == listB[skipB]

进阶：你能否设计一个时间复杂度 O(m + n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案？

来源：力扣（LeetCode）

链接：https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-linked-lists

解题思路：

两个链表的相交节点的引用一定是相同的 , 题目需要我们找到这个节点并返回 ;

可以这样实现 , 先分别求出两个链表的长度并求出两个链表长度的差值len , 声明引用 pl(指向长链表) 和 ps(指向短链表) , 让pl先走len步 , 此时再让pl和ps同时走 , 如果 pl 和 ps 相等且不为null , 那么此时就找到了相交的节点 .

代码实现：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
       //求出两个链表的长度并进行比较
        int lenA = 0;
        int lenB = 0;
        ListNode pl = headA;//pl指向长链表
        ListNode ps = headB;//ps指向短链表
        while(pl != null) {
            pl = pl.next;
            lenA++;
        }
        while(ps != null) {
            ps = ps.next;
            lenB++;
        }
        pl = headA;
        ps = headB;
        
        int len = lenA - lenB;
        if(len < 0) {
            pl = headB;
            ps = headA;
            len = lenB- lenA;
        }
        //让较长链表先走len步
        while(len > 0) {
            pl = pl.next;
            len--;
        }
        //此时pl和ps同时走
        while(pl != ps) {
            ps = ps.next;
            pl = pl.next;
        }
        if(pl != null) {
            return pl;
        }
        return null;
    }
}

提交结果：

3. 环形链表(lc141)

题目描述:

给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1

输出：true

解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0

输出：true

解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1

输出：false

解释：链表中没有环。

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 10 ^ 4]

-105 <= Node.val <= 105

pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

来源：力扣（LeetCode）

链接：https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle

解题思路：

快慢指针，即慢指针一次走一步，快指针一次走两步，两个指针同时从链表起始位置移动，快指针一次移动两个节点 , 慢指针一次移动一个节点 , 如果链表带环则一定会在环中相遇 ; 否则快指针率先走到链表的末尾 , 此时表明链表不带环。

这里在解释一下为什么两个指针一定会在环中相遇 , 如果环存在的话 , 那么快指针一定先比慢指针先进入环 , 当慢指针进入环后 , 此时两个指针不管相差多少个节点 , 每次移动快指针走两步 , 慢指针走一步, 这样每次移动两个震指针之间的距离都会缩小一步 , 最终一定会相遇 (想象生活中在操场跑步) .

【扩展思考】:

• 为什么快指针每次走两步，慢指针走一步可以实现相遇, 快指针设置为一次走3步，走4步，…n步可以吗？

假设链表带环，两个指针最后都会进入环，快指针先进环，慢指针后进环。当慢指针刚进环时，可能就和快 指针相遇了，最差情况下两个指针之间的距离刚好就是环的长度。此时，两个指针每移动一次，之间的距离 就缩小一步，不会出现每次刚好是套圈的情况，因此：在满指针走到一圈之前，快指针肯定是可以追上慢指 针的，即相遇。

所以我们这里最好将快指针的步长设置为2步, 防止套圈情况的出现 .

代码实现：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow) {
                return true;
            }
        }
        return false;
     }
}

提交结果：

4. 环形链表||(lc142)

题目描述:

给你一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回null。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1

输出：返回索引为 1 的链表节点

解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0

输出：返回索引为 0 的链表节点

解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1

输出：返回 null

解释：链表中没有环。

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 10 ^ 4]

-105 <= Node.val <= 105

pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

来源：力扣（LeetCode）

链接：https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle

解题思路：

说明:

H为链表的起始点，E为环入口点，M为判断是不是环的时候的相遇点

设:

环的长度为R，H到E的距离为L ; E到M的距离为X

则M到E的距离为R-X

在判断是不是环的时候，快慢指针相遇时所走的路径长度:

fast: L +X +nR

slow: L + x

注意:

1.当慢指针进入环时，快指针可能已经在环中绕了n圈了，n至少为1 , 因为快指针先进环走到M的位置(此时慢指针还在还没有到过M)，两个指针最后又在M的位置相遇 ;

2.慢指针进环之后，快指针肯定会在慢指针走一圈之内追上慢指针 , 因为慢指针进环后，快慢指针之间的距离最多就是环的长度，而两个指针在移动时，每次它们至今的距离都缩减一步，因此在慢指针移动一圈之前快指针肯定是可以追上慢指针的 .

而快指针速度是满指针的两倍，因此有如下关系是:

2*(L+ X) =L+ X + nR

L+ X = nR

L = nR - X

所以我们让一个指针从链表起始位置运行，一个指针从相遇点位置绕环，每次都走一步，两个指针最终会在入口点的位置相遇 (这里可能不好理解 , 可以看下面的图理解一下)

代码实现：

/**
 * 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) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow) {
                break;
            }
        }
        if(fast == null || fast.next == null) {
            return null;
        }
        //找到入口点
        while(head != fast) {
            head = head.next;
            fast = fast.next;
        }
        return fast;
    }
}

提交结果：