链表相关

本文介绍了如何检查单向链表中是否存在环、如何获取链表的中间节点以及如何获取链表的倒数第二个节点的方法。提供了多种解决方案并讨论了它们的时间复杂度。

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1.如何检查单向链表中是否有环?
解决方案一:
假如单向链表中有环,则尾部元素一定在环中(可以通过反证法证明)。形状如下:
几道关于链表的面试题
这样,我们只需按顺序遍历节点,用一个数组保存每一个节点地址。对于每一个节点做这样的操作,
判断该节点地址是否已经存在数组中,如果已经存在则链表中存在环。如果链表中不存在环,该地址只可能指向新的节点或者为空。

 

 

假设n个节点,解决方案一在最坏情况下的时间复杂度为:
0 + 1 + 2 + 3 + …… (n - 3) + 1 = O(n2)。


解决方案二:
用两个指针遍历数组,一个指针的步长为1,另一个为2,假如这两个指针出现相等的情况,则链表中存在环。

2.如何获取链表的中间节点?
解决方案:和问题1中的解决方案二类似。
用两个指针遍历数组,如果步长为2的数组到达尾部,则步长为1的指针到达中点。

3.如何获取链表的倒数第二个节点?
解决方案一:采用双指针,一前一后,后指针到达尾部,则前指针到达倒数第二个节点。当然,必须先判断,链表中至少要有2个节点。

解决方案二:用一个指针遍历链表,获得链表的长度length。然后再采用另一个指针去遍历,第length-1次就能获得我们想要的元素。

两种解决方案的复杂度相同,只是双指针的解决方案比较优美而已。

 

 

在Java中,链表(Linked List)是一种基础的数据结构,广泛用于实现其他高级数据结构和算法。Java标准库中的`LinkedList`类提供了链表的基本功能,但理解其底层实现原理以及如何编写自定义的链表操作算法对于深入掌握数据结构与算法至关重要。 ### 链表的基本结构 链表由一系列节点组成,每个节点包含数据和指向下一个节点的引用。在Java中,可以定义一个内部类来表示节点: ```java class Node { int data; Node next; Node(int data) { this.data = data; this.next = null; } } ``` ### 常见的链表操作算法 1. **插入节点** 插入操作可以在链表的头部、尾部或指定位置进行。例如,在链表尾部插入新节点: ```java public void append(int data) { Node newNode = new Node(data); if (head == null) { head = newNode; return; } Node current = head; while (current.next != null) { current = current.next; } current.next = newNode; } ``` 2. **删除节点** 删除操作可以基于节点的值或位置。例如,删除指定值的节点: ```java public void delete(int key) { Node current = head; Node previous = null; while (current != null && current.data != key) { previous = current; current = current.next; } if (current == null) return; if (previous == null) { head = current.next; } else { previous.next = current.next; } } ``` 3. **查找节点** 查找操作用于判断链表中是否存在某个值: ```java public boolean search(int key) { Node current = head; while (current != null) { if (current.data == key) { return true; } current = current.next; } return false; } ``` 4. **反转链表** 反转链表链表操作中常见的问题,可以通过迭代或递归方式实现。以下是迭代方式的实现: ```java public void reverse() { Node prev = null; Node current = head; Node next = null; while (current != null) { next = current.next; current.next = prev; prev = current; current = next; } head = prev; } ``` 5. **检测环** 检测链表中是否存在环可以通过快慢指针法实现: ```java public boolean hasCycle() { Node slow = head; Node fast = head; while (fast != null && fast.next != null) { slow = slow.next; fast = fast.next.next; if (slow == fast) { return true; } } return false; } ``` ### 学习资源推荐 - **Java标准库中的`LinkedList`**:Java的`java.util.LinkedList`类提供了丰富的链表操作方法,可以作为学习和参考的起点。 - **LeetCode和HackerRank**:这些平台提供了大量与链表相关的算法题目,适合练习和提升编程能力。 - **算法书籍**:如《算法导论》和《数据结构与算法分析》等书籍,详细讲解了链表及其相关算法的理论基础和实现细节。 链表在栈、队列、符号表和内存管理等场景中具有广泛应用[^3]。掌握链表的基本操作和常见算法是提升编程技能的重要一步。
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