链表的经典问题

链表的经典问题

 

 

如何判断两个单链表是否相交,如果相交,找出交点(两个链表都不存在环)

如果两个单链表相交,那应该呈“Y”字形,也就是从交点以后的部分是两个链表的公共节点。

所以,判断是否相交只要看两个链表的最后一个节点是否为同一个即可。

那么如何找到交点呢?设两个单链表的长度分别为L1、L2,(假设L1>L2),则(L1-L2)的值就是交汇之前两个链表的长度差;

因此,只有让更长的链表先走L1-L2步,然后两个链表开始一起走,如果某次走到一个相同的节点,该节点即为交点。

 

C代码实现:

typedef struct _ListNode {int data;struct _ListNode *next;
} ListNode;static int GetListLength(ListNode *T) 
{int n;for(n=0; T; n++) {T = T->next; }   return n;
}static ListNode* FindFirstCommonNode(ListNode *T1, ListNode *T2)
{int i;int n1 = GetListLength(T1);int n2 = GetListLength(T2);// T1 always own longer listif (n1 < n2) {return FindFirstCommonNode(T2, T1);}   for (i=0; i<n1-n2; i++) {T1 = T1->next;}   while (T1 && T1 != T2) {T1 = T1->next;T2 = T2->next;    }   return T1; 
}

 

该问题还有一种思路,就是将其中一个链表首尾相连,然后检测另外一个链表是否有环,如果存在环,则两个链表相交。

 

判断一个链表是否有环,并找到环的入口点

如果一个单链表有环,那应该呈“6”字形。

设置两个指针(fast, slow),初始值都指向头节点,slow每次前进一步,fast每次前进二步,如果链表存在环,则fast必定先进入环,而slow后进入环,两个指针必定 相遇:如果链表是呈"O"字形,则slow刚好遍历完一次的时候,与fast相遇;如果呈“6”字形,则更早相遇。

当fast若与slow相遇时,slow还没有遍历完链表,而fast已经在环内循环了n圈(1<=n)。假设slow走了s步,则 fast走了2s步(fast步数还等于s 加上在环上多转的n圈),设环长为r,则:

2s = s + nr,简化为 s= nr

s = x + y,x为链表起点到环入口点的距离,y是slow在环内走过的距离;

可以得到 x = y - s = y - nr,从链表头、相遇点分别设一个指针(p1, p2),每次各走一步,当p1走过距离x时到达入口点,而p2走过的距离为y-nr,y是相遇点与入口点的距离,因此y也走到了入口点,也就是说p1、p2在环入口点相遇了。

 

C代码实现:

static ListNode* FindLoopPort(ListNode *Head)  
{  ListNode *slow = Head; ListNode *fast = Head;  // 找到相遇点while ( fast && fast->next ) {   slow = slow->next;  fast = fast->next->next;  if ( slow == fast ) break;  }   if (fast == NULL || fast->next == NULL)  return NULL;  // 找到环入口点slow = Head;  while (slow != fast)  {   slow = slow->next;  fast = fast->next;  }   return slow;  
}  

 

 

求一个单链表(无环)的中间节点

设置两个指针(fast, slow),初始值都指向头节点,slow每次前进一步,fast每次前进二步,当fast走到末尾时,slow刚好指向中间节点。

 

假如链表长度为N,如何返回链表的倒数第K个结点

思路:用两个指针,指针P1先走K-1步,然后指针P2才开始走,当指针P1遍历完链表时,P2还剩K个结点没有遍历。

 

实现如下:

ListNode *FindLastKNode(ListNode *Head, int K)
{if (NULL == Head)return NULL;ListNode *T1 = Head;ListNode *T2 = Head;while (T1 && --K) T1 = T1->next; if (K) // here, K must be 0 return NULL; while (T1->next) { T1 = T1->next; T2 = T2->next; } return T2; }

 

 

在O(1)时间删除链表结点

在链表中删除一个结点,最常规的做法是遍历链表,找到要删除的结点后再删除,这种做法的时间复杂度是O(n);
换一种思路,根据待删除结点A,可以知道其下一个结点是B=A->next,将结点B值拷贝给A,然后删除B即可。
这种方法需要考虑一种特殊情况,A如果是尾结点,则B不存在,此时仍需要遍历链表一次。

 

C代码实现:

void DeleteNode(ListNode* Head, ListNode *pDel)
{if (NULL == pDel || NULL == Head)return;ListNode *p = Head;if (NULL == pDel->next) {     // pDel is the last nodewhile (pDel != p->next)p = p->next;p->next = NULL;free(pDel);
}
else {p = pDel->next;pDel->next = p->next;pDel->data = p->data;free(p);} }

 

 

如何逆序输出一个单链表

方法一:从头到尾遍历链表,每经过一个结点的时候,把该结点放到一个栈中;当遍历完整个链表后,再从栈顶开始输出结点的值。
该方法需要维护一个额外的栈,实现起来比较麻烦。我们注意到递归本质上就是一个栈结构,所以,也可以用递归来实现反向输出链表。


方法二:也就是说,每访问到一个结点的时候,先递归输出它后面的结点,再输出该结点自身。

 

C代码实现:

void ReversePrint(ListNode *Head)
{if (Head) {if (Head->next) {ReversePrint(Head->next);}printf("%d ", Head->data);}
}

 

 

 

如何反转一个单链表

 利用辅助指针就地修改节点的next域,代码如下:

static ListNode *ReverseList(ListNode *Head)
{ListNode *pNode = Head;ListNode *pNext = NULL;ListNode *pPrev = NULL;while (pNode) {pNext = pNode->next;    if (NULL == pNext)     // meet the endHead = pNode;pNode->next = pPrev;pPrev = pNode;pNode = pNext;}   return Head;
}

 

递归 的实现方法:

static void ReverseList2(ListNode** Head)
{ListNode *p = *Head;if (!p) return;ListNode* rest = p->next;if (!rest) return;ReverseList2(&rest);rest->next = p;p->next = NULL;
}

 

 

链表的排序

归并排序实现的时间复杂度为 nlgn,

struct ListNode* Merge(struct ListNode* p1, struct ListNode *p2) {if (!p1) return p2;if (!p2) return p1;if (p1->val > p2->val) {p2->next = Merge(p1, p2->next);return p2;} else {p1->next = Merge(p1->next, p2);return p1;}}struct ListNode* sortList(struct ListNode* head) {if (!head || !head->next) return head;struct ListNode *h1, *h2;struct ListNode *p1 = head, *p2 = head, *p = head;while (p2 && p2->next) {p = p1;p1 = p1->next;p2 = p2->next->next;}p->next = NULL;h1 = sortList(p1);h2 = sortList(head);return Merge(h1, h2);
}

以上递归的实现会占用lgN的空间(递归压栈),非递归的实现如下:

 

 

复杂链表的复制

假设有一个复杂链表,它除了有一个next指针外,还有一个other指针,指向链表中的任一结点或者NULL,

typedef struct _ListNode {int data;struct _ListNode *next;struct _ListNode *other;
} ListNode;

 

如下图,是一个含义5个节点的该类型的复杂链表,实线表示next指针,虚线表示other指针,NULL指针未标出。

 

最简单的方法是,先复制所有节点,并用next指针链接起来,然后假设原始链表的某节点N的other指针指向节点S,由于S的位置可能在N的前面,也可能在N的后面,所以要定位N的位置需要从原始链表的头节点开始找,直到确认节点S在链表中的位置为s;然后在复制链表上节点N的other指针也要指向距离链表头的第s个节点。这种方法的时间复杂度是O(n2)。

上面这种方法的主要缺点在于无法快速定位N节点的other所指向的S节点的位置,

 

下面将介绍一种时间复杂度是O(n)的方法,首先把复制的节点串到原节点后面,如下图:

 

然后设置复制节点的other指针(例如 A'->other = A->other->next),如下图

最后,把偶数顺序的节点和奇数节点的指针分开。

 

// 逐个节点复制,并串到原节点后面
static void CloneNodes(ListNode *Head)
{ListNode *p = Head;while (p) {ListNode *pCloned = malloc(sizeof(ListNode));pCloned->data = p->data;pCloned->next = p->next;pCloned->other = NULL;p->next = pCloned;p = pCloned->next;}
}// 设置新节点的other指针
static void ConnectNodes(ListNode *Head)
{ListNode *pCloned;ListNode *p = Head;while(p){pCloned = p->next;if (p->other) {pCloned->other = p->other->next;}p = pCloned->next;}
}

 

转载于:https://www.cnblogs.com/chenny7/p/4113552.html

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