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📚本系列文章为个人学习笔记,在这里撰写成文一为巩固知识,二为展示我的学习过程及理解。文笔、排版拙劣,望见谅。
链表面试题
- 一、链表分割
- 1. 题目
- 2. 方法一解析
- 3. 方法二解析
- 4. 方法一完整代码
- 5. 方法二完整代码
- 二、链表的回文结构
- 1. 了解链表的回文结构
- 2. 题目
- 3. 解析
- 4. 完整代码
- 三、相交链表
- 1. 题目
- 2. 解析
- 3. 完整代码
一、链表分割
链表分割
1. 题目
2. 方法一解析
初始化准备:
ListNode newHead1 = new ListNode(0);
ListNode tmp1 = newHead1;
ListNode newHead2 = new ListNode(0);
ListNode tmp2 = newHead2;
newHead1
和tmp1
是用来存放小于 x
的节点的链表头
和当前节点
。
newHead2
和tmp2
是用来存放大于等于 x
的节点的链表头
和当前节点
。
这里的new ListNode(0)
是为了简化逻辑而创建的哨兵节点(dummy node)
,也就是虚拟节点不存储实际数据。
遍历原链表:
ListNode cur = pHead;
while (cur != null) {if (cur.val < x) {tmp1.next = cur;cur = cur.next;tmp1 = tmp1.next;} else {tmp2.next = cur;cur = cur.next;tmp2 = tmp2.next;}
}
使用
cur
作为遍历原链表pHead
的指针。
如果cur.val < x
,将当前节点cur
追加到newHead1
的末尾,并更新tmp1
指向最后一个节点。
如果cur.val >= x
,将当前节点cur
追加到newHead2
的末尾,并更新tmp2
指向最后一个节点。
每次追加后,更新cur
到下一个节点。
连接两个分区:
tmp2.next = null; // 将大于等于 x 的链表部分的末尾置空,避免形成环。
tmp1.next = newHead2.next; // 将小于 x 的链表部分的末尾连接到大于等于 x 的链表部分的头部。
返回结果:
return newHead1.next; // 返回重新排列后的链表头节点。
返回
newHead1.next
,即小于 x 的部分的头节点
,因为newHead1
的头节点是一个哨兵节点
。
3. 方法二解析
- 初始化变量:
bs, be
: 分别表示小于 x 的部分的头节点和尾节点
。
as, ae
: 分别表示大于等于 x 的部分的头节点和尾节点
。
- 遍历链表:
使用
cur
指针遍历整个链表。
根据节点的值cur.va
l 和给定的x
进行判断,将节点加入对应的链表部分。
- 连接两部分:
如果
bs(小于 x 的部分)
为空,则直接返回as(大于等于 x 的部分)的头节点
。 否则,将be(小于 x 的部分的尾节点)
的next
指向as 的头节点
,连接两部分链表。
最后,将ae 的 next 设置为 null,防止出现循环链表
。
- 返回结果:
返回重新排列后的链表的头节点 bs。
4. 方法一完整代码
- 方法一:
import java.util.*;/*
public class ListNode {int val;ListNode next = null;ListNode(int val) {this.val = val;}
}*/
public class Partition {public ListNode partition(ListNode pHead, int x) {if(pHead == null){return null;}if(pHead.next == null){return pHead;}ListNode newHead1 = new ListNode(0);ListNode tmp1 = newHead1;ListNode newHead2 = new ListNode(0);ListNode tmp2 = newHead2;ListNode cur = pHead;while(cur != null){if(cur.val < x){tmp1.next = cur;cur = cur.next;tmp1 = tmp1.next;}else{tmp2.next = cur;cur = cur.next;tmp2 = tmp2.next;}}tmp2.next = null;tmp1.next = newHead2.next;return newHead1.next;}
}
5. 方法二完整代码
import java.util.*;/*
public class ListNode {int val;ListNode next = null;ListNode(int val) {this.val = val;}
}*/
public class Partition {public ListNode partition(ListNode pHead, int x) {if (pHead == null) {return null;}if (pHead.next == null) {return pHead;}ListNode cur = pHead;ListNode bs = null;ListNode be = null;ListNode as = null;ListNode ae = null;while (cur != null) {if (cur.val < x) {if (bs == null) {//说明一个节点都没有bs = cur;be = cur;} else {be.next = cur;be = be.next;}} else {if (as == null) {//说明一个节点都没有as = cur;ae = cur;} else {ae.next = cur;ae = ae.next;}}cur = cur.next;}if (bs == null) {return as;}be.next = as;if (as != null) {ae.next = null;}return bs;}
}
二、链表的回文结构
链表的回文结构
1. 了解链表的回文结构
链表的回文结构指的是
链表从头到尾和从尾到头遍历得到的序列是相同的
。
换句话说,正序和逆序遍历得到的节点值序列完全一致
。
- 判断链表是否回文的方法
-
要判断一个链表是否为回文结构,可以采用以下方法之一:
-
利用额外空间:
-
将链表节点的值复制到数组中,然后利用数组的回文性质来判断。这种方法需要 O(n) 的额外空间,其中 n 是链表的长度。
-
利用快慢指针和翻转:
使用快慢指针找到链表的中点。
将后半部分链表进行翻转。
然后同时从头部和中点开始遍历比较节点值,看是否相等。
最后恢复链表原始结构(可选)。
-
2. 题目
3. 解析
- 空链表检查:
if (A == null) {return true;
}
如果输入的链表头节点
A
为空,直接返回true
,因为空链表被认为是回文的。
- 找到中间节点:
使用快慢指针法找到链表的中间节点:
ListNode fast = A;
ListNode slow = A;
while (fast != null && fast.next != null) {fast = fast.next.next;slow = slow.next;
}
快指针 fast 每次移动两步,慢指针 slow 每次移动一步,当快指针到达末尾时,慢指针恰好在链表的中间。
- 反转后半部分链表:
ListNode cur = slow.next;
while (cur != null) {ListNode curNext = cur.next;cur.next = slow;slow = cur;cur = curNext;
}
将从中间节点 slow.next 开始的链表部分进行反转,slow 成为反转后的头节点,最终 slow 指向反转后链表的尾节点。
- 比较前半部分和后半部分链表:
- 偶数情况见图:
while (slow != A) {if (slow.val != A.val) {return false;}if (A.next == slow) {return true;}A = A.next;slow = slow.next;
}
通过两个指针 A 和 slow 分别从链表头和中间向两端移动,比较节点值是否相等。如果任何时候值不相等,则返回 false,表示不是回文链表;如果 A 和 slow 指向同一个节点,说明链表比较完毕,返回 true,表示是回文链表。
- 总结:
这段代码通过快慢指针找到链表中间节点,反转后半部分链表,然后将前半部分和反转后的后半部分进行比较,来判断链表是否为回文链表。这种方法的时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(1),是一种比较高效的实现方式。
4. 完整代码
import java.util.*;/*
public class ListNode {int val;ListNode next = null;ListNode(int val) {this.val = val;}
}*/public class PalindromeList {public boolean chkPalindrome(ListNode A) {if(A == null){return true;}//1.找中间节点ListNode fast = A;ListNode slow = A;while(fast != null && fast.next != null){fast = fast.next.next;slow = slow.next;}//cur代表要反转的链表ListNode cur = slow.next;while(cur != null){ListNode curNext = cur.next;cur.next = slow;slow = cur;cur = curNext;}//一个向前,一个向后while(slow != A){if(slow.val != A.val){return false;}if(A.next == slow){return true;}A = A.next;slow = slow.next;}return true;}
}
三、相交链表
160.相交链表
1. 题目
2. 解析
-
计算链表长度:
- 首先通过遍历两个链表分别计算它们的长度 lenA 和 lenB。
-
调整指针位置:
- 将 pl 指向较长的链表头,ps 指向较短的链表头,以便后续步骤中两个指针同时遍历,确保它们从同一起点开始。
-
移动指针到相同起点:
- 如果两个链表长度不同,先让较长链表的指针 pl 先走 len 步,使得 pl 和 ps 位于同一起点。
-
寻找交点:
- 同时移动 pl 和 ps 直到它们相遇(即找到交点)或者同时到达链表尾部(即没有交点)。
-
返回结果:
- 如果找到了交点,返回交点节点;否则返回 null。
这种方法的时间复杂度是 O(m + n),其中 m 和 n 是两个链表的长度,因为需要分别遍历两个链表来计算长度和寻找交点。
3. 完整代码
/*** 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) {//分别求两个链表的长度int lenA = 0;int lenB = 0;ListNode pl = headA;//永远指向最长的链表ListNode ps = headB;//永远指向最短的链表while(pl != null){lenA++;pl = pl.next;}while(ps != null){lenB++;ps = ps.next;}pl = headA;ps = headB;int len = lenA - lenB;if(len < 0){//说明 pl 应该指向 headBpl = headB;ps = headA;len = lenB - lenA;}//保证 len 一定是正数//pl 指向最长的//ps 指向最短的while(len != 0){pl = pl.next;len--;}//pl ps 走到相遇节点的路程是一样的while(pl != null && pl != ps){pl = pl.next;ps = ps.next;}if(pl == ps && pl == null){return null;}return pl;}
}