删除链表的倒数第 N 个结点

LeedCode P19题
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解题思路(快慢指针法)

  1. 初始化快慢指针

    • 先让 快指针(dumpy) 从链表头开始,向前移动 n 步,使 快慢指针之间的间距为 n
    • 这样,当 快指针到达链表末尾 时,慢指针(p) 就刚好停在 待删除节点的前一个节点
  2. 使用虚拟头节点

    • 为了 简化删除头节点的情况,创建一个新的虚拟节点 p,并让 p.next 指向 head
    • 这样,无论删除的是 头节点还是中间节点,都能用 统一逻辑处理,避免特殊判断。
  3. 同步移动快慢指针

    • 继续移动 快慢指针,直到 快指针的 next 为空,即快指针到达链表末尾。
    • 此时,慢指针的 next 指向的就是待删除节点
  4. 删除目标节点

    • p.next = p.next.next,跳过该节点,实现删除操作。
    • 如果删除的是头节点,则返回 temp.next,否则返回原始 head
public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
    
    // 创建一个虚拟头节点 dumpy(可以防止删除头节点时出现特殊情况)
    ListNode dumpy = new ListNode(-1, head);

    // p 指针用于找到待删除节点的前一个节点
    ListNode p = dumpy;

    // 让 dumpy 指针先向前移动 n 步,确保 dumpy 和 p 之间的距离为 n
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        dumpy = dumpy.next;
    }

    // 让 dumpy 和 p 同时向前移动,直到 dumpy 到达链表末尾
    // 此时 p 指向待删除节点的前一个节点
    while (dumpy != null && dumpy.next != null) {
        p = p.next;
        dumpy = dumpy.next;
    }

    // 删除该节点,即跳过 temp
    p.next = p.next.next;

    // 若删除的是头节点,则返回 temp.next,否则返回原链表头节点
    return temp == head ? temp.next : head;
}

这个返回是使用边界条件想到的,例如输入:head = [1], n = 1
输入:head = [1,2], n = 2

  // 若删除的是头节点,则返回 temp.next,否则返回原链表头节点
    return temp == head ? temp.next : head;

时间复杂度

  • 时间复杂度O(L),其中 L 是链表的长度。快指针需要走 n+1 步,然后快慢指针一起走到链表的末尾,总共需要遍历一次链表。

空间复杂度

  • 空间复杂度O(1)

方法2

代码解析:删除链表的倒数第 N 个节点(快慢指针法)

public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {

    // 创建一个虚拟头节点,方便处理删除头节点的特殊情况
    ListNode dummy = new ListNode(0, head);
    // first 和 second 都指向虚拟头节点,准备执行快慢指针法
    ListNode first = dummy;
    ListNode second = dummy;

    // 让 first 指针向前走 n+1 步
    // 这样 first 和 second 之间的距离为 n,确保 second 指向的是倒数第 n+1 个节点
    for (int i = 0; i <= n; i++) {
        first = first.next;
    }

    // 同时移动 first 和 second,直到 first 指针到达链表的末尾
    // 此时 second 指向的是倒数第 n+1 个节点,second.next 就是倒数第 n 个节点
    while (first != null) {
        first = first.next;
        second = second.next;
    }

    // 删除 second.next 指向的节点,即倒数第 n 个节点
    second.next = second.next.next;

    // 返回链表的头节点,注意头节点可能被删除,因此返回 dummy.next
    return dummy.next;
}

解题思路

  1. 虚拟头节点:通过创建一个虚拟头节点 (dummy) 来处理头节点被删除的特殊情况,这样就能统一处理链表中任意节点的删除。

  2. 快慢指针

    • 快指针 (first) 从虚拟头节点开始,先走 n+1 步,确保它和 慢指针 (second) 之间有 n 个节点的距离。
    • 然后 快指针慢指针 同时移动,直到 快指针 到达链表的末尾。此时,慢指针 的下一个节点 (second.next) 就是倒数第 n 个节点。
  3. 删除节点:通过改变 慢指针 (second) 的 next 指针,跳过倒数第 n 个节点,从而实现删除操作。

时间复杂度

  • 时间复杂度O(L),其中 L 是链表的长度。快指针需要走 n+1 步,然后快慢指针一起走到链表的末尾,总共需要遍历一次链表。

空间复杂度

  • 空间复杂度O(1)。只使用了常数级别的额外空间,除了几个指针(dummy, first, second),没有使用额外的存储空间。
public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {

    // 创建一个虚拟头节点,方便处理删除头节点的特殊情况
    ListNode dummy = new ListNode(-1, head);
    // first 和 second 都指向虚拟头节点,准备执行快慢指针法
    ListNode first = dummy;
    ListNode second = dummy;

    // 让 first 指针向前走 n+1 步
    // 这样 first 和 second 之间的距离为 n,确保 second 指向的是倒数第 n+1 个节点
    for (int i = 0; i <= n; i++) {
        first = first.next;
    }

    // 同时移动 first 和 second,直到 first 指针到达链表的末尾
    // 此时 second 指向的是倒数第 n+1 个节点,second.next 就是倒数第 n 个节点
    while (first != null) {
        first = first.next;
        second = second.next;
    }

    // 删除 second.next 指向的节点,即倒数第 n 个节点
    second.next = second.next.next;

    // 返回链表的头节点,注意头节点可能被删除,因此返回 dummy.next
    return dummy.next;
}

总结

第一种方法的代码通过 dumpy和 p 两个指针来实现类似的快慢指针效果,但需要更多的移动操作和判断,且 dumpy是先走了 n 步,再一起移动,代码相对冗长。

第二种方法代码通过 first 和 second 两个指针,first 先走 n+1 步,再同时移动 first 和 second,使得操作更为直观和简洁。

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