【数据结构】A、B为递减有序的单链表,编写函数,将它们合并成递增有序的单链表,相同元素值只保留一个结点

合并递减单链表实现递增有序

1.算法思路

  1. 将两单链表合并,常用的方法是归并排序。每次比较两个链表的当前结点值,选择较大的结点值进行插入操作。
  2. 由于是将递减有序的链表变为递增有序的链表,那么可以考虑使用头插法,每次归并排序比较完成后将更大值的结点插入到已排序链表中,然后移动排序链表的头指针指向该结点。

2.定义结构体

typedef struct LNode {
   
   
    int data;
    struct LNode *next;
} LNode, *LinkList;

3.定义函数

3.1 创建单链表

编写函数创建单链表。输入参数为:

  • LinkList A: 单链表的头结点
  • int a[]: 该单链表的元素值
  • length: 元素值的长度
    当i < length时,循环创建结点,并使用尾插法将结点插入到当前链表的最后面,然后将链表尾指针移动至尾部,即当前结点。
void CreateList(LinkList A, int a[], int length) {
   
   
    LNode *s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));
    LNode *tail = A;
    s->next = NULL;
    for(int i=0; i < length; i++) {
   
   
        s = (LNode *)malloc(sizeof(LNode));//创建新结点
        s->data = a[i];
        s->next = NULL;
        tail->next = s;
        tail = tail->next;
    }
}

3.2 合并单链表

  1. 首先创建链表头结点C,它将指向已排好序的链表头结点,每次使用头插法插入新结点后都将指向此时的头结点,即新结点。
  2. 创建工作指针p,q分别指向A和B的首个数据结点。判断p,q是否为空。如果有链表为空,则返回NULL。这里假定两个链表都不为空时才进行排序,否则结束程序。
  3. 当p,q都不为空时,遍历A,B链表,比较结点值,进行如下判断:
    • p->data == q->data: 说明两结点值重复,因此选择删除一个结点,头插另一个结点。这里选择插入p结点而删除q结点。首先使用指针s只想当前结点p,然后将p结点向后移动,之后修改相应指针实现p的头插。然后将s指向q,并让q向后移动,再释放s。
    • p->data > q->data: 此时选择更大的结点即p将其插入到排序链表中,然后p后移,比较新的p和q。
    • p->data < q->data: 此时选择更大的结点即q将其插入到排序链表中,然后q后移,比较新的p和q。
  4. 当A或B遍历完成时,上述循环退出。此时判断p,q哪个指针为空。使用头插法将未空指针后面的剩余结点插入到排序链表。
LinkList MergeList(LinkList A, LinkList B) {
   
   
    //C用于指向以合并链表的头结点
    LinkList C = (LinkList)malloc(sizeof(LNode));
    C->next = NULL;
    //p,q用于遍历两个链表,s用于指向当前结点更大的结点
    LNode *p = A->next, *q = B->next, *s = NULL;
    if(!p || !q) {
   
   
        printf("链表为空!\n");
        return NULL;
    }
    while(p && q) {
   
   //p,q都不为空,开始比较
        if(p->data == q->data) {
   
   //p,q相等,删除一个结点
            //首先将一个结点头插到当前链表中
            s = p;
            p = p
<think>好的,我现在需要解决如何编写一个函数来计算两个有序单链表的交集,并将结果以递减排列的单链表形式存储。首先,我需要明确问题的具体要求。两个单链表都是升序排列的,所以它们的交集元素必须同时存在于两个链表中。然后,生的结果链表需要是降序的。接下来,我得思考如何高效地实现这个功能。 首先,我应该考虑如何找到两个有序链表的交集。因为链表是升序的,所以可以同时遍历两个链表,比较当前节点的。如果两个节点的相等,那么这个就是交集的一部分,记录下来,并将两个链表的指针都向后移动。如果不相等,移动较小的那个链表的指针,因为升序排列的情况下,较小的不可能再出现在后面的节点中。这个过程类似于归并排序中的合并步骤,但这里只收集相同元素。 接下来,收集到的交集元素需要按降序排列。因为原链表是升序的,所以交集元素在收集的时候是按升序添加的。如果要得到降序的结果,有两种方法:一种是在收集时使用头插法,每次将新节点插入到结果链表的头部,这样自然形逆序;另一种是先收集所有交集元素,然后反转链表。考虑到效率,可能头插法更高效,因为不需要额外的反转操作。 然后,我需要考虑具体的数据结构实现。比如,在C++中,单链表的结构通常包含一个指向下一个节点的指针和一个。在Python中,可以用类来定义节点。Java的实现也类似。因此,生结果链表时,需要不断创建新节点,并根据选择的降序方式插入。 接下来,我需要考虑边界条件,比如其中一个链表为空,或者两个链表没有交集的情况。这时候结果链表应该为空。另外,在处理链表的过程中,需要确保不会访问空节点的,所以循环的条件应该检查当前节点是否非空。 具体步骤可能如下: 1. 初始化两个指针分别指向两个链表的头节点。 2. 遍历两个链表,直到任一指针为空。 3. 比较当前两个节点的: a. 如果相等,将该添加到结果链表中,使用头插法确保降序,然后两个指针都后移。 b. 如果不相等,移动较小的指针。 4. 当遍历结束后,返回结果链表。 在实现头插法时,需要注意每次新节点都作为新的头节点插入,这样结果链表就会是逆序的。例如,假设当前结果链表是3->2->1,当插入4时,新节点4的下一个节点是原来的头节点3,结果变为4->3->2->1。 现在,我需要考虑不同的编程语言如何实现这个逻辑。例如,在Python中,由于没有指针,可以用类来模拟节点,并通过调整引用来实现头插法。在C++或Java中,处理指针的方式可能更直接。 例如,Python的实现步骤: 定义节点类: class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next 然后,初始化结果链表的头节点为None。当找到共同元素时,创建新节点,并将其next指向当前的头节点,然后更新头节点为新节点。 对于C++,代码可能类似于: struct ListNode { int val; ListNode *next; ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {} }; ListNode* getIntersection(ListNode* l1, ListNode* l2) { ListNode* resultHead = nullptr; while (l1 && l2) { if (l1->val == l2->val) { // 创建新节点,头插法 ListNode* newNode = new ListNode(l1->val); newNode->next = resultHead; resultHead = newNode; l1 = l1->next; l2 = l2->next; } else if (l1->val < l2->val) { l1 = l1->next; } else { l2 = l2->next; } } return resultHead; } 在Java中,代码结构类似,但需要处理对象的引用。 需要注意的是,这种方法的时间复杂度是O(n+m),其中n和m是两个链表的长度,因为每个节点最多被访问一次。空间复杂度是O(k),k是交集元素的数量,因为需要为每个交集元素创建新节点。 此外,可能还需要处理链表中有重复元素的情况。例如,如果链表1有多个相同元素,而链表2也有相同元素,此时是否需要将重复的交集元素都包含进去?根据问题描述,应该取所有共同的元素,但原链表是升序的,可能有重复。例如,链表1是1->2->2->3,链表2是2->2->4,那么交集应该是2->2。但需要确认题目是否允许重复的交集元素。根据常规的交集定义,可能需要包含所有重复的次数中的最小。例如,如果链表1有两个2,链表2有三个2,那么交集应有两个2。所以在遍历时,当找到相等元素时,需要处理所有重复的情况。例如,当两个指针当前相等时,需要同时移动两个指针,但只记录一次吗?或者是否需要处理多个重复的情况? 比如,假设链表1是1->2->2->3,链表2是2->2->2->4,那么交集应该是两个2。因此,每次遇到相等的时,需要记录该,然后同时移动两个指针,这样后续重复的会被处理。例如: 当l1和l2都指向2时,记录2,然后l1和l2都后移。此时,l1的下一个节点还是2,而l2的下一个节点也是2。再次比较,相等,记录第二个2,以此类推。这样就能正确收集所有重复的交集元素。因此,当前的算法逻辑已经能够处理这种情况,因为每次相等时,只移动一步,这样如果有多个连续的相同,会被逐个处理。 例如,链表1的2->2,链表2的2->2->2: 第一次比较,两个都是2,记录,移动l1和l2到第二个2和第二个2。再次比较,记录,移动。此时l1可能到3,而l2可能到第三个2,此时比较不等,移动l2。这样,总共记录两次,正确。 因此,原算法逻辑是正确的,不需要额外处理重复元素的情况。 总结,实现步骤正确,接下来需要编写代码实现这个逻辑,并根据不同语言的语法进行调整。</think>### 分步实现两个有序单链表的交集并生降序链表 #### 核心思路 1. **双指针遍历**:利用双指针同步遍历两个升序链表,比较节点的大小,相等时记录交集元素。 2. **头插法生降序链表**:每次插入新元素时,将其作为新头节点,直接形降序排列。 #### 实现步骤(以Python为例) 1. **定义链表节点类**: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next ``` 2. **双指针遍历与头插法**: ```python def get_intersection(l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode: result_head = None # 结果链表头节点 while l1 and l2: if l1.val == l2.val: # 头插法生降序链表 new_node = ListNode(l1.val) new_node.next = result_head result_head = new_node # 同步移动指针 l1 = l1.next l2 = l2.next elif l1.val < l2.val: l1 = l1.next else: l2 = l2.next return result_head ``` #### 代码解析 - **时间复杂度**:$O(n+m)$,其中$n$和$m$为两个链表的长度。 - **空间复杂度**:$O(k)$,$k$为交集元素数量。 - **关键操作**:头插法通过`new_node.next = result_head`将新节点插入链表头部,实现降序排列[^2]。 #### 多语言实现对比 | 语言 | 实现差异 | |--------|--------------------------------------------------------------------------| | C++ | 使用指针操作,需手动管理内存,代码结构与Python类似[^3]。 | | Java | 对象引用操作,语法更严格,但逻辑一致。 | | Python | 动态类型,无需显式指针,通过类模拟链表结构[^4]。
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