【Leetcode】链表专题

leetcode链表专题

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文章目录

  • leetcode链表专题
  • 前言
  • 一、leetcode 206.反转链表
    • 1.题目描述：
    • 2.主要有两种方法，迭代法和递归法
    • 3.迭代法：
    • 4.递归法：
  • 二、leetcode 83.删除排序链表中的重复元素
    • 1.迭代法解决该问题
    • 2.采用回归的方法来解决
  • 总结

前言

一、leetcode 206.反转链表

1.题目描述：

在这里插入图片描述

2.主要有两种方法，迭代法和递归法

先来描述两者的区别：
迭代法（Iteration）和递归法（Recursion）都是解决问题的方法，它们在编程中经常被用到。

迭代法是通过循环的方式，重复执行某段代码直到满足条件为止。通常使用迭代语句（如for循环或while循环）来实现。迭代法通常比递归法更直观，更容易理解，并且在一些情况下效率更高。它的实现方式类似于人们在日常生活中的思考方式，一步一步地解决问题。

递归法则是指一个函数在执行过程中调用自己的编程技巧。递归的本质是将问题划分为规模更小的子问题，并不断地重复这个过程直到达到最基本的情况，然后逐层返回结果。递归在某些情况下更为简洁，但可能会导致栈溢出或性能问题，因为每次递归调用都会增加函数调用栈的深度。

3.迭代法：

我们可以思考，是否可以通过指针指向位置的交换来实现反转。
定义三个指针:
prev代表在迭代过程中已经反转的头节点，初始值指向null;
curr指向当前节点，也就是待反转部分的头节点。初始值为链表的头节点head; 。
next指向curr.next节点，当前节点的下一个节点;

prev=null;
curr=head;
next=null;
//交换过程如下：
next=curr.next;
curr.next=prev;
prev=curr;
curr=next;

让我们以具体的示例来描述迭代法中的每个循环。

假设原始链表为：1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5，我们将对其进行反转。

  1. 初始化：

    • 初始时，prev = null，curr = 1，next = null。
    • 链表状态：prev -> null, curr -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5，next -> null。

  2. 第一次迭代：

    • 进入循环，next 指向 curr.next，即 2。
    • 链表状态：prev -> null, curr -> 1 -> null, next -> 2 -> 3 -> 4 -> 5。
    • 将 curr.next 指向 prev，即 1 的 next 指向 null。
    • 移动 prev 到 curr 的位置，即 prev -> 1。
    • 移动 curr 到 next 的位置，即 curr -> 2。

  3. 第二次迭代：

    • 进入循环，next 指向 curr.next，即 3。
    • 链表状态：prev -> 1 -> null, curr -> 2 -> null, next -> 3 -> 4 -> 5。
    • 将 curr.next 指向 prev，即 2 的 next 指向 1。
    • 移动 prev 到 curr 的位置，即 prev -> 2 -> 1。
    • 移动 curr 到 next 的位置，即 curr -> 3。

  4. 第三次迭代：

    • 进入循环，next 指向 curr.next，即 4。
    • 链表状态：prev -> 2 -> 1 -> null, curr -> 3 -> null, next -> 4 -> 5。
    • 将 curr.next 指向 prev，即 3 的 next 指向 2。
    • 移动 prev 到 curr 的位置，即 prev -> 3 -> 2 -> 1。
    • 移动 curr 到 next 的位置，即 curr -> 4。

  5. 第四次迭代：

    • 进入循环，next 指向 curr.next，即 5。
    • 链表状态：prev -> 3 -> 2 -> 1 -> null, curr -> 4 -> null, next -> 5。
    • 将 curr.next 指向 prev，即 4 的 next 指向 3。
    • 移动 prev 到 curr 的位置，即 prev -> 4 -> 3 -> 2 -> 1。
    • 移动 curr 到 next 的位置，即 curr -> 5。

  6. 第五次迭代：

    • 进入循环，next 指向 curr.next，即 null。
    • 链表状态：prev -> 4 -> 3 -> 2 -> 1 -> null, curr -> 5 -> null, next -> null。
    • 将 curr.next 指向 prev，即 5 的 next 指向 4。
    • 移动 prev 到 curr 的位置，即 prev -> 5 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1。
    • 移动 curr 到 next 的位置，即 curr -> null。

  7. 迭代结束：

    • 循环结束，因为此时 curr 为空，退出循环。
    • prev 指向了反转后的链表头部，即 5。
    • 返回 prev，即反转后的链表头部。

通过这个例子，可以清晰地看到每个循环迭代过程中，指针的变化以及链表的状态变化，从而实现了链表的反转。
代码：

class Solution {public ListNode reverseList(ListNode head) {ListNode prev = null;ListNode curr = head;ListNode next = null;while (curr != null) {next = curr.next;curr.next = prev;prev = curr;curr = next;}return prev;}

4.递归法：

当使用递归法解决链表反转问题时，主要思路是将原问题分解为一个或多个规模较小的子问题，并利用递归的特性解决这些子问题。具体地，对于链表反转问题，我们可以考虑以下步骤：

  1. 确定递归函数的参数和返回值：

    • 参数：当前节点 head，即待反转链表的头节点。
    • 返回值：反转后的链表的头节点。

  2. 确定递归函数的终止条件：

    • 当链表为空或者只有一个节点时，直接返回该节点，因为不需要反转。

  3. 确定递归函数的递推关系：

    • 首先递归地反转剩余部分链表（即 head.next）。
    • 然后将当前节点 head 的下一个节点的 next 指针指向 head，即将当前节点反转。
    • 最后将当前节点 head 的 next 指针置为空，避免形成循环。

  4. 返回结果：

    • 返回反转后的链表的头节点。

总的来说，递归法的思路是将原问题分解为子问题，然后递归地解决子问题，最终将子问题的解合并起来得到原问题的解。在链表反转问题中，递归法的核心在于将当前节点与剩余部分链表进行连接，并将当前节点反转。

class RecursiveSolution {public ListNode reverseList(ListNode head) {if (head == null || head.next == null) {return head;}ListNode new_head = reverseList(head.next);head.next.next = head;head.next = null;return new_head;}
}

通过不断将链表分成两部分，在最后剩下节点5的时候停止递归，进行返回，返回上一层节点时，以节点4为head节点为例，此时的链表是4->5,头节点是4，将4放在当前链表的后方，即head.next.next=head;,再层层返回，便实现了链表的反转。
20240414

二、leetcode 83.删除排序链表中的重复元素

在这里插入图片描述
这个题比较简单的前提是它是一个事先排序好的链表，因而可以采取相邻元素之间两两对比的情况。如果这个链表是一个乱序的情况，比如1，3，4，1，5就不能用这种两两比较的方法。
分析题目，以1，1，2，3，3，为例，我们有两种方法对该问题进行一个解决。

1.迭代法解决该问题

设置一个头节点curr，比较节点curr与下一个节点的值，如果相同则：curr.next=curr.next.next
将curr节点的下一个节点指向这个curr节点下个节点的下一个节点
如果两者不相同，则将curr往右移动一个节点。

// 迭代法
public class Solution {public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {ListNode curr = head;while (curr != null && curr.next != null) {if (curr.val == curr.next.val) {curr.next = curr.next.next;} else {curr = curr.next;}}return head;}
}

2.采用回归的方法来解决

递归删除排序链表中的重复元素的思路是将问题分解为两部分：首先处理头节点及其重复元素，然后递归处理剩余链表。这种方法的关键在于利用递归处理子链表，并将结果链接到当前节点。详细步骤如下：

递归的基本情况：
递归的终止条件：
如果链表为空（head 为 None）或者链表只有一个节点（head.next 为 None），直接返回 head。
递归调用：
将 head.next 传递给递归函数，将返回的结果赋值给 head.next。
比较当前节点（head）和其下一个节点（head.next）的值：
如果值相同，说明存在重复元素，此时将当前节点的下一个节点指向下一个的下一个节点（即删除 head 的下一个节点），并保持当前节点不变。
如果值不同，说明不存在重复元素，直接返回当前节点。
返回链表头部节点。

（鄙人在学这一段的时候觉得递归返回回来的过程真是让人费解，搞不明白这个语句运行顺序，后来自己在纸上捋了几遍）

public class Solution{
public ListNode deleteDuplication(ListNode head){
if(head==null||head.next==null){
return head;
}
head.next=deleteDuplication(head.next);
if(head.val==head.next.val){
head=head.next
}
return head;
}

首先通过递归函数对链表进行分段，以 1，1，2，3，3，null为例，递归不断深入当head.next=null时输出此时head为第二个3，此时将这个第二个3赋值给head.next,此时的head为第一个3，发现此时head的值与head下一个值相同，令head=head.next,此时就相当于删除了第一个3，返回此时的head值为3，但是整个链表中只有这一个3了。此时的3为这个递归函数输出的值，将它赋值给head.next,说明此时head是2，2与3不相等，输出此时的head为2，接着一直返回上一层，直到head=null。递归完成。
20240415

总结

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