文章目录

写在前面
链表OJ调试技巧
移除链表元素
反转链表
链表的中间节点
链表中倒数第K个节点
链表分割问题

写在前面

本篇为本人学习链表的过程中遇到的典型OJ题，于是整理出来分享思路和便于后续重新学习，每个标题均可跳转至对应习题，大多为Leetcode

链表OJ调试技巧

Leetcode中只能看到函数体，不能看到链表的具体情况，因此调试存在困难，自己搭建链表又过于繁琐，这里介绍一种很方便的链表调试技巧

原理如下

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>struct ListNode
{int val;struct ListNode* next;
};int main()
{struct ListNode* n1 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));assert(n1);struct ListNode* n2 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));assert(n2);struct ListNode* n3 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));assert(n3);struct ListNode* n4 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));assert(n4);struct ListNode* n5 = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));assert(n5);n1->val = 1;n2->val = 2;n3->val = 3;n4->val = 4;n5->val = 5;n1->next = n2;n2->next = n3;n3->next = n4;n4->next = n5;n5->next = NULL;
}

我们只需要创建出每一个节点，接着把这些节点都连在一起，手动创建一个链表，链表中需要多少个元素自己搭建，这样可以便于调试，解决OJ中遇到的问题~~

介绍完调试的方法，正式总结链表中的OJ题目

移除链表元素

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回新的头节点

1.遍历，是val的删掉

一种暴力解决的方法，图示如下

代码实现如下

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     struct ListNode *next;* };*/struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val)
{struct ListNode* prev=NULL;struct ListNode* cur=head;while(cur){if(cur->val==val){if(prev){prev->next=cur->next;free(cur);cur=prev->next;}else{cur=head->next;free(head);head=cur;}}else{prev=cur;cur=cur->next;}}return head;
}

2.遍历链表，把不是val的拿下来尾插

图解过程如下：

代码如下所示

struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val)
{struct ListNode* cur=head;struct ListNode* newnode = NULL;struct ListNode* tail = NULL;while(cur){if(cur->val!=val){if(tail==NULL){newnode=tail=cur;}else{tail->next=cur;tail=tail->next;}cur=cur->next;}else{struct ListNode* del=cur;cur=cur->next;free(del);}}if(tail)tail->next=NULL;return newnode;
}

反转链表

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

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

下面介绍两种思路，均能解决问题

1.改变节点指向

定义三个节点(思考为什么定义三个而不是两个？)而后通过指针遍历把cur指向的节点方向指向前一个，然后通过迭代到末尾，当cur为空退出循环

代码实现如下

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     struct ListNode *next;* };*/struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{if(head==NULL)return NULL;struct ListNode* prev=NULL;struct ListNode* cur=head;struct ListNode* next=head->next;while(cur){cur->next=prev;prev=cur;cur=next;if(next)next=next->next;}return prev;
}

2.将每一个节点都头插

是一个新方法，只需要把新创建一个头，然后把每一个节点都头插进来即可，下面为原理图

代码实现如下

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head)
{struct ListNode* cur = head;struct ListNode* rhead = NULL;while (cur){struct ListNode* next = cur->next;//头插cur->next = rhead;rhead = cur;//迭代cur = next;}return rhead;
}

关于代码简洁性：

代码简洁程度取决于特殊情况的处理，例如，假设这里把next定义在while循环外，那么假设参数为NULL，就需要对特殊情况做处理，此时代码就多了if条件，整体来说简洁程度就降低了

简洁程度需要对特殊情况的处理足够好，才能足够精炼解决问题

链表的中间节点

给你单链表的头结点 head ，请你找出并返回链表的中间结点。
如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

1.遍历链表求长度

代码实现如下

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     struct ListNode *next;* };*/struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{struct ListNode* plist=head;int flag=0;while(plist){while(plist->next!=NULL){plist=plist->next;flag++;}break;}flag+=1;flag=flag/2+1;for(int i=1;i<flag;i++){head=head->next;}return head;
}

2.快慢指针法

定义两个指针，一个指针是慢指针，每次走一步；一个指针是快指针，每次走两步。当快指针走到末尾时，慢指针走的位置恰好为整个链表的一半

相比起思路1来说，时间复杂度只是O(N)，从时间复杂度来讲，这个方法更优

具体实现原理如下图所示

代码实现如下

struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head)
{struct ListNode* slow=head;struct ListNode* fast=head;while(fast!=NULL && fast->next!=NULL){slow=slow->next;fast=fast->next->next;}return slow;
}

链表中倒数第K个节点

描述
输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。

输入：1,{1,2,3,4,5}
输出：{5}

1.遍历求长度，根据k求结果

代码思路和上题十分类似，十分简单

/*** struct ListNode {*	int val;*	struct ListNode *next;* };*//*** * @param pListHead ListNode类 * @param k int整型 * @return ListNode类*/
struct ListNode* FindKthToTail(struct ListNode* pListHead, int k ) {// write code herestruct ListNode* cur=pListHead;struct ListNode* prev=pListHead;int flag=0;while(cur){cur=cur->next;flag++;}if(k>flag){return NULL;}for(int i=0;i<flag-k;i++){prev=prev->next;}return prev;
}

2.仿照上题，快慢指针的方法解决

和上题相比，略有不同的一点是，上面的快指针每次走的是一样的，而对于这个题来说，假设K=4，那么就令快指针每次走四格，其余思路和上题类似

总结原理：这里既然要求的是倒数第k个，那么就令fast指针和slow指针之间差k个，然后两个一起走，当fast指针到末尾的时候，slow所在的位置就是fast位置减去它们一开始的距离差，也就是倒数k个的位置

整体思路是十分巧妙的，其实原理和方法1类似，都是找到最后一个元素，然后再找前面倒数的元素，但相比起来使用快慢指针的方法可以让时间复杂度缩短到最少

代码实现如下

struct ListNode* FindKthToTail(struct ListNode* pListHead, int k ) {struct ListNode* fast=pListHead;struct ListNode* slow=pListHead;for(int i=0;i<k;i++){if(fast)fast=fast->next;elsereturn NULL;}while(fast){fast=fast->next;slow=slow->next;}return slow;
}

这里思考
第一次走k步和走k-1步有什么区别？

链表分割问题

题目描述
现有一链表的头指针 ListNode* pHead，给一定值x，编写一段代码将所有小于x的结点排在其余结点之前，且不能改变原来的数据顺序，返回重新排列后的链表的头指针

由于题目描述中提到，不能改变原来的数据顺序，那么也就意味着只能尾插，因为尾插不会破坏数据顺序

于是，我们要做的实际上就是把小于val的单独拿出来，大于等于val的单独拿出来，创建两个节点让拿出来的这两份数据分别进行尾插，最后再实现链表的合并，即可解决这个问题

代码的实现也相对简单，代码实现如下

/*
struct ListNode {int val;struct ListNode *next;ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};*/
class Partition {
public:ListNode* partition(ListNode* pHead, int x) {// write code herestruct ListNode* lesshead,*lesstail,*greaterhead,*greatertail;lesshead=lesstail=(struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));greaterhead=greatertail=(struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));struct ListNode* cur=pHead;while(cur){if(cur->val<x){lesstail->next=cur;lesstail=lesstail->next;}else {greatertail->next=cur;greatertail=greatertail->next;}cur=cur->next;}//链表合并lesstail->next=greaterhead->next;greatertail->next=NULL;pHead=lesshead->next;free(lesshead);free(greaterhead);return pHead;}
};