快慢指针——找出链表倒数第k个节点

本文介绍了一种寻找链表中倒数第K个节点的高效算法。通过使用两个指针,一个快指针和一个慢指针,先让快指针前进K步,然后两者同步移动直至快指针到达链表尾部,此时慢指针恰好指向倒数第K个节点。此方法避免了二次遍历,提高了查找效率。

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来源:剑指Offer

参考:https://www.e-learn.cn/content/qita/2102473

思路:设置两个指针,slow和fast都从头结点开始,fast先向前走k步,此时二者相差k个节点;从这里开始,两个指针以相同速度向后移动,保持二者始终相差k步。当fast到达链表尾部时,slow则指向倒数第k个节点。

代码:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode findKthToTail(ListNode pListHead, int k) {
        ListNode slow = pListHead, fast = pListHead;
        for(int i = 0; i < k; i++) {
            if(fast == null)
                return null;
            fast = fast.next;
        }
        while(fast != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        return slow;
    }
}

 

### 使用快慢指针找到单向链表倒数第k个节点 要通过快慢指针方法来寻找单向链表中的倒数第 \( k \) 个节点,可以采用如下方式: #### 算法描述 1. 定义两个指针 `slow` 和 `fast`,初始都指向链表头部。 2. 让 `fast` 指针向前移动 \( k \) 步。如果在此过程中发现链表长度不足 \( k \),则返回错误提示或特殊值表示无法完成操作[^5]。 3. 接下来同时移动 `slow` 和 `fast` 指针,每次各前进一步,直到 `fast` 到达链表末尾(即 `fast->next == NULL` 或者 `fast == null`)[^4]。 4. 当 `fast` 达到链表末端时,`slow` 所处位置正好是倒数第 \( k \) 个节点。 以下是基于 C++ 的具体实现代码示例: ```cpp class Solution { public: int kthToLast(ListNode* head, int k) { ListNode *slow = head; ListNode *fast = head; // Move fast pointer ahead by 'k' steps. for (int i = 0; i < k; ++i) { if (!fast) return -1; // If the list has fewer than k nodes. fast = fast->next; } // Now move both pointers until fast reaches the end of the list. while (fast) { slow = slow->next; fast = fast->next; } // The value at the slow pointer is our result. return slow ? slow->val : -1; } }; ``` 上述代码实现了利用快慢指针的方法定位倒数第 \( k \) 节点的功能,并处理了一些边界情况,比如当链表长度小于 \( k \) 时会返回 `-1` 表明不存在这样的节点。 #### 复杂度分析 - 时间复杂度:\( O(n) \),其中 \( n \) 是链表的长度。因为整个过程只遍历了一次链表。 - 空间复杂度:\( O(1) \),仅使用了常量级额外空间存储指针变量。 此算法不仅高效而且简洁,在实际应用中有很高的实用价值。
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