链表|反转链表|移除链表元素|链表的中间节点|返回倒数第k个节点|合并两个有序链表(C)

206. 反转链表

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用两个指针

p1指向空，p2指向第一个节点

p2的next指向p1，把方向调过来

因为p2的next指向p1，会丢掉后面的节点，所以需要三个节点
前两个指针是为了反转，后一个指针是为了找到下一个节点

p2给给p1，p3给给p2，p3指向下一个

p2指向NULL，循环结束

最后p1指向的就是链表的头

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* p1, *p2, *p3;
    p1 = NULL;
    p2 = head;
    if (p2)
        p3 = p2->next;

    while (p2)
    {
        p2->next = p1;

        p1 = p2;
        p2 = p3;

        if (p3)
            p3 = p3->next;
    }
    return p1;
}

• 开始需要判断p2是否为空，如果p2为空，直接返回p1
• 循环的时候需要判断p3是否为空，如果p3为空，就不需要再往后走了

思路2

头插法

创建一个newhead指针，一开始指向NULL，从上面的节点下来头插即可

用next保存cur的下一个，将cur的next指向newhead，newhead指向cur

再把next给给cur，next继续往下走

继续头插，把cur的next指向newhead

cur给给newhead

next给给cur，next继续往后遍历，直到cur为空结束

struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* cur = head;
    struct ListNode* newhead = NULL;
    while (cur)
    {
        struct ListNode* next = cur->next;
  
        cur->next = newhead;
        newhead = cur;
  
        cur = next;
    }
    return newhead;
}

203. 移除链表元素

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删除所有值等于val的节点
通过cur指针遍历链表中的节点，遍历的过程中，用prev指针记录cur的前一个节点

将prev的next指向cur的next，再删除cur

再把cur往后挪

直到cur指向NULL，遍历结束

如果需要处理头节点，套入循环内会比较麻烦

struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {
    struct ListNode* prev = NULL, *cur = head;
    while (cur)
    {
        if (cur->val == val)
        {
            //删除
            if (cur == head)   //如果头节点需要删除，将cur往后挪，直接删除头节点
            {
                head = cur->next;
                free(cur);
                cur = head;
            }
            else
            {
                prev->next = cur->next;
                free(cur);
                cur = prev->next;
            }
        }
        else
        {
            prev = cur;
            cur = cur->next;
        }
    }
    return head;
}

思路2

遍历原链表，把不是val的节点，尾插到新链表

需要用next指针找下一个节点，否则删除了cur，链表会断开
这时候往新链表尾插，时间复杂度会提高，因为需要找尾
只要创建一个tail指针，这样就不需要找尾

当头节点需要删除时，直接往后遍历，直接删除头节点

struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) {
    struct ListNode* cur = head;
    struct ListNode* newhead = NULL, * tail = NULL;

    while (cur)
    {
        if (cur->val == val)
        {
            struct ListNode* del = cur;
            cur = cur->next;
            free(del);
        }
        else
        {
            if (tail == NULL)
            {
                newhead = tail = cur;
            }
            else
            {
                tail->next = cur;
                tail = tail->next;
            }
            cur = cur->next;
        }
    }
    if (tail)
        tail->next = NULL;

    return newhead;
}

最后将一个不为val的节点，尾插到新链表，但是这个节点的next还是指向原链表的下一个节点，如果这个下一个节点不是要删除的，继续往后尾插就ok，如果下一个节点要删除，这个尾插到新链表的节点指向的就不是空
但是不能每次尾插之后，把tail的next置为NULL，这样cur会指向空，不能往后遍历

要在循环结束后，给tail的next置空。
这时候如果head是空，cur就是空，循环就不会进去，newhead和tail就是空。
所以需要判断tail是否为空

876. 链表的中间结点

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若链表中的节点数是奇数个，返回中间的那一个
若链表中的节点数是偶数个，返回中间两个的第二个

思路1

先遍历一遍，算长度，再遍历一遍，找到中间的节点

思路2

快慢指针
定义一个慢指针，和快指针，慢指针一次走一步，快指针一次走两步，快指针走到结尾的时候，慢指针走的是快指针的一半，恰好就在链表的中间
奇数个

偶数个

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

面试题 02.02. 返回倒数第 k 个节点

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快指针先走k步，然后再同时走，走到fast为NULL结束，slow就是倒数第k个

k=3

fast先走3步，之后同时走

当fast指向NULL时，slow指向倒数第3个

int kthToLast(struct ListNode* head, int k) {
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    
    for (k--)
    {
	    //链表没有k步长，倒数第k个就算是空
	    if (fast == NULL)
	    {
		    return NULL;
	    }
        fast = fast->next;
    }
    while (fast)
    {
        fast = fast->next;
        slow = slow->next;
    }
    return slow->val;
}

k–，走k次
–k，走k-1次

21. 合并两个有序链表

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取小的尾插
用两个指针list1和list2分别遍历两个有序链表
为了方便尾插定义两个指针head和tail，一开始都是空
尾插时，将tail给给tail的next，list2还是给给list2的next继续往后遍历

取小的尾插，list2往后走

取小的尾插，list1往后走

tail的next赋给tail

如果有一个list指针指向空，就结束了，剩下一个链表，直接连接到后面

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {
    if (list1 == NULL)
        return list2;
  
    if (list2 == NULL)
        return list1;
  
    struct ListNode* head = NULL, *tail = NULL;
    
    while (list1 && list2)
    {
        if (list1->val < list2->val)
        {
            if (tail == NULL)
            {
                head = tail = list1;
            }
            else
            {
                tail->next = list1;
                tail = tail->next;
            }
            list1 = list1->next;
        }
        else
        {
            if (tail == NULL)
            {
                head = tail = list2;
            }
            else
            {
                tail->next = list2;
                tail = tail->next;
            }
            list2 = list2->next;
        }
    }

    if (list1)
    {
        tail->next = list1;
    }

    if (list2)
    {
        tail->next = list2;
    }

    return head;
}

思路2

加入哨兵位，方便尾插，最后把哨兵位free掉

struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) {
    if (list1 == NULL)
        return list2;
  
    if (list2 == NULL)
        return list1;
  
    struct ListNode* head = NULL, *tail = NULL;

    head = tail = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));
    while (list1 && list2)
    {
        if (list1->val < list2->val)
        {
            tail->next = list1;
            tail = tail->next;
  
            list1 = list1->next;
        }
        else
        {
            tail->next = list2;
            tail = tail->next;
  
            list2 = list2->next;
        }
    }

    if (list1)
    {
        tail->next = list1;
    }
    if (list2)
    {
        tail->next = list2;
    }

    struct ListNode* del = head;
    head = head->next;
    free(del);

    return head;
}

这样尾插的时候可以不用判断tail是否为空