面试题15:链表中倒数第k个结点

本文介绍了一种高效算法,用于查找链表中倒数第K个节点,仅需遍历一次链表,同时考虑了多种边界情况,如空链表、K值超出链表长度等。

//面试题15:链表中倒数第k个结点

//题目:输入一个链表,输出该链表中倒数第K个结点。为了符合大多数人的习惯,本题从1开始计数,即链表的尾结点是

//倒数第1个结点。例如一个链表有6个结点,从头结点开始它们的值依次是1、2、3、4、5、6。这个链表的倒数第3个结//点是值为4的结点。
//要求只遍历链表一次,所以需要使用两个指针


//问题:考虑各种出现的特殊情况,如:头指针为空,K的值大于链表长度,输入的K为0

 

ListNode类

 1 package offer.utilities;
 2 
 3 
 4 //结点的定义
 5 public class ListNode {
 6     private  Object element;  //私有的成员变量
 7     private  ListNode next ;
 8         
 9     public ListNode(Object ele, ListNode next) {
10         // TODO Auto-generated constructor stub
11         this.element = ele ;
12         this.next = next ;
13     }    
14         
15     //next 的set,get方法
16     public ListNode getNext() {
17         return next;
18     }
19 
20     public void setNext(ListNode next) {
21         this.next = next;
22     }    
23     
24     //node的get set方法    
25     public Object getData() {
26         // TODO Auto-generated method stub
27         return element;
28     }
29 
30     public void setData(Object obj) {
31         // TODO Auto-generated method stub
32         element = obj;
33     }
34     
35     //连接两个节点
36     public static void  connectListNodes(ListNode pCurrent , ListNode pNext) throws Exception{
37         if(pCurrent == null){
38             System.out.println("Error to conncet two nodes");
39             throw(new Exception("当前节点为空节点"));
40         }
41         pCurrent.setNext(pNext);        
42     }
43     
44     //打印链表
45     public static void PrintList(ListNode head){
46         System.out.println("PrinyList  start");
47         ListNode pNode = head ;
48         System.out.print("{ ");
49         while(pNode != null){
50             System.out.print(pNode.getData() +"  ");
51             pNode= pNode.getNext();
52         }
53         System.out.println("}");
54     }
55     
56 }

 

方法思路:

假设整个链表有n个节点,那么倒数第K 个节点就是从头结点开始的第 n-K+1 个节点。

方法一:第一次遍历链表,得出节点数 n , 第二次遍历链表就能找到倒数第 K 个节点, 一共需要两次遍历。

方法二:只需要遍历链表一次即可。

  在方法一的基础上改进如下:

  为了实现只遍历链表一次就能找到倒数第 K 个节点,可以定义两个指针。

第一个指针从链表的头指针开始遍历向前走 k - 1 步,第二个指针保持不动。

从第 k 步 开始,第二个指针也开始从链表的头指针开始遍历。

当第一个指针指向链表的最后一个节点时,第二个指针刚好指向链表的倒数第 K 个节点。

 

  写代码时,要考虑鲁棒性,最好采用防御性变成,即考虑在哪些地方会出错,

然后提前加上错误判断,这样可以避免错误的输入而导致程序崩溃。

 

  方法二中,需要可考虑的情况有:

1. 链表为空 ,返回null。

2.  输入的 K值为0 , 由于计数是从 1 开始的,数以输入0没意义,返回null。

3.  输入的 K值 大于链表的长度 ,在 for 循环中遍历链表可能会出现指向 null 的指针,

  因此需要在 for 循环中加入一个 if 判断。

 

 1 package com.hb.jzoffer;
 2 
 3 import offer.utilities.ListNode;
 4 
 5 
 6 //面试题15:链表中倒数第k个结点
 7 //要求只遍历链表一次,所以需要使用两个指针
 8 //问题:考虑各种出现的特殊情况,如:头指针为空,K的值大于链表长度,输入的K为0
 9 
10 public class KthNodeFromEnd {    
11     
12     ListNode FindKthFromTail(ListNode head , int k) throws Exception{
13         
14         if(head == null || k == 0){
15             throw new Exception("输入有误");            
16         }        
17         ListNode  phead = head ;
18         ListNode  Pbehind =null;
19         
20         for(int i = 0 ; i < k -1 ; ++ i){
21             if(phead.getNext() != null){   //判断条件,防止K的值大于节点个数
22                 phead = phead.getNext();
23             }else{
24                 return null;
25             }
26         }
27         
28         Pbehind = head ;
29         while(phead.getNext() != null){
30             phead = phead.getNext() ;
31             Pbehind = Pbehind.getNext() ;
32         }
33                 
34         return Pbehind;
35     }
36     
37     
38     public static void main(String[] args) throws Exception {
39         ListNode node1 = new ListNode("1" , null);
40         ListNode node2 = new ListNode("2" , null);
41         ListNode node3 = new ListNode("3" , null);
42         ListNode node4 = new ListNode("4" , null);
43         ListNode node5 = new ListNode("5" , null);
44         ListNode node6 = new ListNode("6" , null);
45         
46         ListNode.connectListNodes(node1, node2);
47         ListNode.connectListNodes(node2, node3);
48         ListNode.connectListNodes(node3, node4);
49         ListNode.connectListNodes(node4, node5);
50         ListNode.connectListNodes(node5, node6);
51         
52         System.out.println("初始化链表:");
53         ListNode.PrintList(node1);
54         
55         KthNodeFromEnd test = new KthNodeFromEnd();
56         ListNode  kthNode = test.FindKthFromTail(null, 3);
57         System.out.println(kthNode.getData());
58     }
59 
60 }

 

转载于:https://www.cnblogs.com/Mokaffe/p/4345647.html

<think>嗯,用户问的是如何在C语言中输出单向链表倒数第k个结点。这个问题看起来是数据结构里的常见题目,可能是在准备面试或者做练习题吧。我需要先回忆一下单向链表的结构,以及如何遍历链表找到倒数第k个节点。 首先,单向链表只能从头节点开始逐个访问,不能直接反向遍历。所以,最直接的思路可能是先遍历一次链表,得到链表的长度n,然后再从头开始走n-k步,这样就找到了倒数第k个节点。不过这样的话需要两次遍历,时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。这种方法应该没错,但可能有更优的方法。 有没有办法只遍历一次链表呢?比如使用双指针的方法。让快指针先走k步,然后快慢指针一起走,当快指针到达末尾时,慢指针所在的位置就是倒数第k个节点。这种方法应该可行,而且只需要一次遍历。不过需要注意处理k大于链表长度的情况,这时候应该返回NULL或者提示错误。 那用户可能想要的是双指针的解法,因为这种方法更高效。不过需要确保代码的正确性,比如处理链表为空、k为0或者k超过链表长度的情况。另外,边界条件比如链表只有一个节点,k=1的情况也需要考虑。 现在需要把这些思路用C语言实现出来。首先定义链表的结构体,包含数据域和指向下一个节点的指针。然后编写函数,参数是链表的头节点和整数k,返回倒数第k个节点。 在函数里,首先判断链表是否为空或者k是否小于等于0,如果是的话直接返回NULL。然后初始化快慢指针,让快指针先走k步。在这个过程中,如果快指针在没走完k步之前就变成了NULL,说明链表长度不足k,返回NULL。然后快慢指针同时移动,直到快指针到达末尾,此时慢指针的位置就是目标节点。 测试的时候需要考虑各种情况,比如正常情况、k等于链表长度、k=1、k大于链表长度等等。确保代码的鲁棒性。 可能用户还希望看到具体的代码示例,所以需要把结构体定义和函数实现写出来,并加上注释说明每一步的作用。这样用户可以参考代码,理解思路。 总结一下,用户的需求是找到倒数第k个节点,用C语言实现。最佳方法是双指针,一次遍历,同时处理各种异常情况。需要详细解释思路,并给出代码示例,帮助用户理解和应用。</think>### 解答思路:双指针法(一次遍历) **核心思想**:使用两个指针(快指针`fast`和慢指针`slow`),让`fast`先走$k$步,然后`fast`和`slow`同步移动。当`fast`到达链表末尾时,`slow`的位置即为倒数第$k$个结点。 --- ### C语言实现代码 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义链表结点结构体 typedef struct ListNode { int val; struct ListNode *next; } ListNode; // 查找倒数第k个结点的函数 ListNode* findKthFromEnd(ListNode* head, int k) { if (head == NULL || k <= 0) return NULL; // 处理非法输入 ListNode *fast = head, *slow = head; // 快指针先走k步 for (int i = 0; i < k; i++) { if (fast == NULL) return NULL; // k超过链表长度 fast = fast->next; } // 快慢指针同步移动 while (fast != NULL) { fast = fast->next; slow = slow->next; } return slow; } // 测试用例 int main() { // 示例链表: 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 ListNode node5 = {5, NULL}; ListNode node4 = {4, &node5}; ListNode node3 = {3, &node4}; ListNode node2 = {2, &node3}; ListNode node1 = {1, &node2}; int k = 2; ListNode* result = findKthFromEnd(&node1, k); if (result != NULL) printf("倒数第%d个结点的值: %d\n", k, result->val); // 输出: 4 else printf("输入参数非法或链表长度不足\n"); return 0; } ``` --- ### 关键点解析 1. **边界条件处理** - 链表为空时直接返回`NULL` - $k \leq 0$时返回`NULL` - $k$超过链表长度时返回`NULL` 2. **时间复杂度** - **$O(n)$**:仅需一次遍历链表 - 优于两次遍历法(先计算长度再定位) 3. **数学原理** - 设链表总长为$n$,快指针先走$k$步后,剩余步数为$n - k$ - 快慢指针同步移动$n - k$步后,慢指针指向倒数第$k$个结点 --- ### 测试用例覆盖 | 测试场景 | 输入链表 | k | 预期输出 | |-------------------|----------------|-----|----------| | 正常情况 | 1->2->3->4->5 | 2 | 4 | | k=链表长度 | 1->2->3->4->5 | 5 | 1 | | k=1(最后一个结点)| 1->2->3->4->5 | 1 | 5 | | k>链表长度 | 1->2->3 | 5 | NULL | | 空链表 | NULL | 3 | NULL | --- ### 扩展思考 - **如何修改代码实现链表逆序**? 可通过三指针法(prev/curr/next)或递归实现逆序,再直接取第$k$个结点 - **如何验证链表是否有环**? 使用快慢指针法,若快指针追上慢指针则存在环
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