【链表中倒数最后k个节点~~~链表+双指针+快慢指针】

题目描述

输入一个长度为 n 的链表,设链表中的元素的值为 ai ,返回该链表中倒数第k个节点。
如果该链表长度小于k,请返回一个长度为 0 的链表。
在这里插入图片描述

例如输入{1,2,3,4,5},2时,对应的链表结构如下图所示:
在这里插入图片描述

其中蓝色部分为该链表的最后2个结点,所以返回倒数第2个结点(也即结点值为4的结点)即可,系统会打印后面所有的节点来比较。

求解思路&实现代码

  1. 改题目是一道链表的题目,通过双指针-快慢指针来求解。具体的求解思路代码都在实现代码中
import java.util.*;
public class Solution {
    public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) { 
        int n = 0;
        ListNode fast = pHead;
        ListNode slow = pHead;
        //快指针先行k步 fast-template
        for(int i = 0; i < k; i++){
            if(fast != null)
                fast = fast.next;
            //达不到k步说明链表过短,没有倒数k
            else
                return slow = null;
        }
        //快慢指针同步,快指针先到底,慢指针指向倒数第k个
        while(fast != null){
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;}
}
### 快慢指针技术查找倒数第 K 个节点 快慢指针技术是一种常用于链表问题的算法技巧,特别适用于查找链表倒数第 K 个节点。其核心思想是通过两个指针(快指针和慢指针)的配合操作,避免对链表长度的预先计算,从而高效地解决问题。 #### 实现原理 1. **初始化指针**:定义两个指针 `fast` 和 `slow`,并都指向链表的头节点。 2. **快指针先走 K 步**:将快指针 `fast` 向后移动 K 步,此时快指针和慢指针之间的离为 K。 3. **同步移动**:在快指针未到达链表末尾之前,同时将快指针和慢指针向后移动,保持两者之间的离不变。 4. **终止条件**:当快指针到达链表末尾时(即 `fast` 指向 `null`),慢指针 `slow` 正好指向倒数第 K 个节点。 #### 代码实现 以下是基于快慢指针技术的代码实现,适用于查找链表倒数第 K 个节点: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def getKthFromEnd(head: ListNode, k: int) -> ListNode: # 初始化快指针和慢指针 fast = head slow = head # 快指针先走 k 步 for _ in range(k): if fast is not None: fast = fast.next else: # 如果 k 超出链表长度,直接返回 None return None # 快指针和慢指针同步前进 while fast is not None: fast = fast.next slow = slow.next # 当快指针到达末尾时,慢指针指向倒数第 k 个节点 return slow ``` #### 边界条件处理 - **k 大于链表长度**:在快指针移动 K 步之前,如果链表长度不足 K,则快指针可能提前到达 `null`。此时应直接返回 `None`。 - **k 为 0**:通常认为 k 的有效取值范围为 1 到链表长度,若 k 为 0,则需特殊处理或抛出异常。 #### 时间和空间复杂度 - **时间复杂度**:O(n),其中 n 是链表的长度。快指针和慢指针各遍历链表一次。 - **空间复杂度**:O(1),仅使用了两个指针变量,不需要额外的空间。 #### 示例 假设链表结构为 `1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5`,需要查找倒数第 2 个节点: 1. 快指针 `fast` 先移动 2 步,指向节点 `3`。 2. 慢指针 `slow` 从头节点开始,与快指针同步前进。 3. 当快指针到达末尾(指向 `null`)时,慢指针指向节点 `4`,即倒数第 2 个节点。 ```python # 创建链表 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 head = ListNode(1, ListNode(2, ListNode(3, ListNode(4, ListNode(5))))) # 查找倒数第 2 个节点 result = getKthFromEnd(head, 2) print(result.val) # 输出 4 ``` #### 优势 - **无需计算链表长度**:快慢指针技术通过一次遍历完成查找,避免了额外的遍历操作。 - **高效性**:时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(1),适用于大规模链表数据的处理。
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