JZ14 链表中倒数最后k个结点

这篇博客介绍了如何通过快慢指针的方法来解决链表问题,特别是找到链表中从倒数第k个节点到尾部的所有节点。首先,检查k是否大于链表长度,如果大于则返回None。然后,设置两个指针,fast比slow快k步,当fast到达链表尾部时,slow正好在倒数第k个位置。最后,返回slow即可得到所需节点。代码实现包括链表节点和链表类的定义,以及具体解决方案的实现。

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描述

输入一个链表,输出一个链表,该输出链表包含原链表中从倒数第k个结点至尾节点的全部节点。

如果该链表长度小于k,请返回一个长度为 0 的链表。

快慢指针

又是一个不知道的知识点。

①边界条件:如果k比链表的长度还要大,则返回None。

②设置两个指针都指向头结点,但是fast 比 slow 快k步,slow比fast慢k步,fast到尾时,距离slow为k步,即尾距离slow为k步,得到此时slow为问题的解。

!!终于完整的实现了一遍链表的操作,感谢这位博主的博客https://blog.youkuaiyun.com/kuangd_1992/article/details/104127738?utm_medium=distribute.pc_aggpage_search_result.none-task-blog-2~aggregatepage~first_rank_v2~rank_aggregation-8-104127738.pc_agg_rank_aggregation&utm_term=python%E5%A6%82%E4%BD%95%E8%BE%93%E5%85%A5%E9%93%BE%E8%A1%A8&spm=1000.2123.3001.4430

class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None


class LinkList:
    def __init__(self):
        self.head = None

    def initList(self, data):
        # 创建头结点
        self.head = ListNode(data[0])
        r = self.head
        p = self.head
        # 逐个为 data 内的数据创建结点, 建立链表
        for i in data[1:]:
            node = ListNode(i)
            p.next = node
            p = p.next
        return r

    def printlist(self, head):
        if head == None: return
        node = head
        while node != None:
            print(node.val, end=' ')
            node = node.next


class Solution:
    def FindKthToTail(self , pHead , k ):
        if k <= 0:
            return None
        count = 1
        slow = fast = pHead
        while fast != None:
            if count > k:
                slow = slow.next
            fast = fast.next
            count+=1
        if count <= k:
            return None
        return slow.val

if __name__ == '__main__':
    a = Solution()
    l = LinkList()
    data1 = [1, 2, 3, 4, 5]
    data2 = [2, 4, 6, 8, 10]
    l1 = l.initList(data1)
    l2 = l.initList(data2)
    l.printlist(l1)
    print("\r")
    l.printlist(l2)
    print("\r")
    m = a.FindKthToTail(l2.next, 3)
    print("m=", m)

<think>嗯,用户问的是如何在C语言中输出单向链表倒数第k个结点。这个问题看起来是数据结构里的常见题目,可能是在准备面试或者做练习题吧。我需要先回忆一下单向链表的结构,以及如何遍历链表找到倒数第k个节点。 首先,单向链表只能从头节点开始逐个访问,不能直接反向遍历。所以,最直接的思路可能是先遍历一次链表,得到链表的长度n,然后再从头开始走n-k步,这样就找到了倒数第k个节点。不过这样的话需要两次遍历,时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。这种方法应该没错,但可能有更优的方法。 有没有办法只遍历一次链表呢?比如使用双指针的方法。让快指针先走k步,然后快慢指针一起走,当快指针到达末尾时,慢指针所在的位置就是倒数第k个节点。这种方法应该可行,而且只需要一次遍历。不过需要注意处理k大于链表长度的情况,这时候应该返回NULL或者提示错误。 那用户可能想要的是双指针的解法,因为这种方法更高效。不过需要确保代码的正确性,比如处理链表为空、k为0或者k超过链表长度的情况。另外,边界条件比如链表只有一个节点,k=1的情况也需要考虑。 现在需要把这些思路用C语言实现出来。首先定义链表的结构体,包含数据域和指向下一个节点的指针。然后编写函数,参数是链表的头节点和整数k,返回倒数第k个节点。 在函数里,首先判断链表是否为空或者k是否小于等于0,如果是的话直接返回NULL。然后初始化快慢指针,让快指针先走k步。在这个过程中,如果快指针在没走完k步之前就变成了NULL,说明链表长度不足k,返回NULL。然后快慢指针同时移动,直到快指针到达末尾,此时慢指针的位置就是目标节点。 测试的时候需要考虑各种情况,比如正常情况、k等于链表长度、k=1、k大于链表长度等等。确保代码的鲁棒性。 可能用户还希望看到具体的代码示例,所以需要把结构体定义和函数实现写出来,并加上注释说明每一步的作用。这样用户可以参考代码,理解思路。 总结一下,用户的需求是找到倒数第k个节点,用C语言实现。最佳方法是双指针,一次遍历,同时处理各种异常情况。需要详细解释思路,并给出代码示例,帮助用户理解和应用。</think>### 解答思路:双指针法(一次遍历) **核心思想**:使用两个指针(快指针`fast`和慢指针`slow`),让`fast`先走$k$步,然后`fast`和`slow`同步移动。当`fast`到达链表末尾时,`slow`的位置即为倒数第$k$个结点。 --- ### C语言实现代码 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义链表结点结构体 typedef struct ListNode { int val; struct ListNode *next; } ListNode; // 查找倒数第k个结点的函数 ListNode* findKthFromEnd(ListNode* head, int k) { if (head == NULL || k <= 0) return NULL; // 处理非法输入 ListNode *fast = head, *slow = head; // 快指针先走k步 for (int i = 0; i < k; i++) { if (fast == NULL) return NULL; // k超过链表长度 fast = fast->next; } // 快慢指针同步移动 while (fast != NULL) { fast = fast->next; slow = slow->next; } return slow; } // 测试用例 int main() { // 示例链表: 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 ListNode node5 = {5, NULL}; ListNode node4 = {4, &node5}; ListNode node3 = {3, &node4}; ListNode node2 = {2, &node3}; ListNode node1 = {1, &node2}; int k = 2; ListNode* result = findKthFromEnd(&node1, k); if (result != NULL) printf("倒数第%d个结点的值: %d\n", k, result->val); // 输出: 4 else printf("输入参数非法或链表长度不足\n"); return 0; } ``` --- ### 关键点解析 1. **边界条件处理** - 链表为空时直接返回`NULL` - $k \leq 0$时返回`NULL` - $k$超过链表长度时返回`NULL` 2. **时间复杂度** - **$O(n)$**:仅需一次遍历链表 - 优于两次遍历法(先计算长度再定位) 3. **数学原理** - 设链表总长为$n$,快指针先走$k$步后,剩余步数为$n - k$ - 快慢指针同步移动$n - k$步后,慢指针指向倒数第$k$个结点 --- ### 测试用例覆盖 | 测试场景 | 输入链表 | k | 预期输出 | |-------------------|----------------|-----|----------| | 正常情况 | 1->2->3->4->5 | 2 | 4 | | k=链表长度 | 1->2->3->4->5 | 5 | 1 | | k=1(最后一个结点)| 1->2->3->4->5 | 1 | 5 | | k>链表长度 | 1->2->3 | 5 | NULL | | 空链表 | NULL | 3 | NULL | --- ### 扩展思考 - **如何修改代码实现链表逆序**? 可通过三指针法(prev/curr/next)或递归实现逆序,再直接取第$k$个结点 - **如何验证链表是否有环**? 使用快慢指针法,若快指针追上慢指针则存在环
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