算法学习|Day4-链表|Leetcode24两两交换链表中的节点，Leetcode19删除链表的倒数第N个节点，Leetcode面试题02.07. 链表相交，Leetcode142环形链表II-优快云博客

本文详细介绍了四个LeetCode上的链表题目，包括两两交换链表节点、删除链表倒数第N个节点、链表相交以及寻找环形链表的入口节点。解题方法主要使用了虚拟头结点和双指针法，强调了链表操作的关键点和技巧。

一、Leetcode24(两两交换链表中的节点)

题目描述

给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

输入：head = []
输出：[]

输入：head = [1]
输出：[1]

题目链接：力扣题目链接

解题思路

虚拟头结点

方法:虚拟头结点

因为要操作头结点,所以要新建虚拟头结点
操作哪个节点,哪个节点就是cur.next
cur的循环条件要分奇偶情况(奇数情况最后一个不交换)

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution(object):
    def swapPairs(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        dummy_head = ListNode()
        dummy_head.next = head
        cur = dummy_head
        while cur.next != None and cur.next.next != None: # 分奇偶情况
            temp = cur.next # 找不到下一个节点，就提前存起来！
            temp_ = cur.next.next.next

            cur.next = cur.next.next
            cur.next.next = temp
            cur.next.next.next = temp_

            cur = cur.next.next

        return dummy_head.next

总结

操作头结点,一定要有虚拟头结点
操作哪个节点,那个节点就是cur.next
指针变化后找不到的节点提前用temp储存好
注意空指针异常的报错问题!(没有None.next!)

二、Leetcode19(删除链表的倒数第N个节点)

题目描述

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

题目链接：力扣题目链接

解题思路

数学思路,删倒数第n个,就知道是删正数第几个了
双指针思想

方法一:数学法

求得链表的长度len
将cur走到删除元素的前一位置
删除链表cur.next = cur.next.next

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution(object):
    def removeNthFromEnd(self, head, n):
        """
        :type head: ListNode
        :type n: int
        :rtype: ListNode
        """
        dummy_head = ListNode()
        dummy_head.next = head
        cur = dummy_head
        len = 0
        # 把链表长度len计算出来
        while cur.next:
            len += 1
            cur = cur.next

        # 让cur走到删除元素的前一位置
        cur = dummy_head
        num = len - n
        while num:
            cur = cur.next
            num -= 1
        cur.next = cur.next.next
        return dummy_head.next

方法二:双指针法

使用fast,slow指针
当fast走到None,slow走到删除节点的前一个,两者之间相差n+1!!!
fast先走n+1步,然后fast,slow再同时走
最后删除结点slow.next = slow.next.next

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution(object):
    def removeNthFromEnd(self, head, n):
        """
        :type head: ListNode
        :type n: int
        :rtype: ListNode
        """
        dummy_head = ListNode()
        dummy_head.next = head

        # 让cur走到删除元素的前一位置
        # fast和slow之间相差n+1(因为fast走到链表最后None)
        fast = dummy_head
        slow = dummy_head
        while n >= 0:
            fast = fast.next
            n -= 1

        # fast和slow同时移动
        while fast != None:
            fast = fast.next
            slow = slow.next
        slow.next = slow.next.next
        return dummy_head.next

总结

可能改变头指针的,都要新建虚拟头指针
return dummy_head.next很好用!!!
求链表长度需要遍历累加
双指针思想很重要

三、Leetcode面试题02.07. (链表相交)

题目描述

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。
在这里插入图片描述

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at '8'
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,0,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。

在这里插入图片描述

输入：intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at '2'
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [0,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

在这里插入图片描述

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null 。

题目链接：力扣题目链接

解题思路

想清楚相交链表的概念,相交节点后全部对齐
相交的起始点怎么找,尾部对齐!!

方法:双指针法

计算两个链表的长度len
长链表的cur先走dis步(两链表长度差->尾部对齐)
两个链表的cur同时走,相等的第一个节点就是起始点

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def getIntersectionNode(self, headA, headB):
        """
        :type head1, head1: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        # 计算两个链表长度
        lena, lenb = 0, 0
        cura, curb = headA, headB
        while cura:
            cura = cura.next
            lena += 1
        while curb:
            curb = curb.next
            lenb += 1

        # 长链表先走dis步
        cura, curb = headA, headB
        if lena > lenb:
            for i in range(lena - lenb):
                cura = cura.next
        else:
            for i in range(lenb - lena):
                curb = curb.next

        # cura,curb同时走
        while cura and curb:
            if cura == curb:
                return cura
            cura = cura.next
            curb = curb.next

        return None

总结

链表相交的节点不是数值相等,是节点相等!!!(值相等,也有可能内存不一样所以不相交)
相交链表从相交节点之后全部对齐
尾部对齐方法

四、Leetcode142(环形链表II)

题目描述

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 null。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。
在这里插入图片描述

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

在这里插入图片描述

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：返回索引为 0 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

在这里插入图片描述

输入：head = [1], pos = -1
输出：返回 null
解释：链表中没有环。

题目链接：力扣题目链接

解题思路

怎么证明链表有环
怎么求入环的起始点

方法:双指针法

如果快慢指针会相遇,则证明有环!(环形追及问题)
相遇节点和头节点到入环节点的距离相等!(x=z)
证明如下:

slow = x+y
fast = x+n(y+z)+y
因为fast一次走两个,slow一次走一个
所以2slow = fast
2(x+y) = x + n(y+z) +y
化简得: x = n(y+z) -y
x = (n-1)(y+z) +z
如果n=1时,相当于fast领先一圈,此时x=z
所以找到相遇节点就能求入环节点了!

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def detectCycle(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        fast = head
        slow = head
        while fast != None and fast.next != None:
            fast = fast.next.next
            slow = slow.next
            # 快慢指针相遇
            if fast == slow:
                # 因为x=z,temp1/temp2相遇后的位置就是入环点
                temp1 = head
                temp2 = fast
                while temp1 != temp2:
                    temp1 = temp1.next
                    temp2 = temp2.next
                return temp1
        return None