代码随想录算二刷|链表|ACM模式

珈蓝寺等雨

已于 2024-10-03 19:43:30 修改

阅读量983

点赞数 27

分类专栏：算法记录文章标签：算法链表数据结构

于 2024-01-12 23:25:51 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_43340911/article/details/135556345

版权

算法记录专栏收录该内容

7 篇文章

订阅专栏

文章介绍了链表的基本概念，包括链表结构、内存分配、如何移除链表中满足条件的节点，以及如何设计链表类实现常见的链表操作，如在头部、尾部和指定位置添加/删除节点，以及反转链表的过程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、链表与数组区别

存储方式：数组是顺序存储，在内存中地址是连续的；链表是链式存储，是通过next指针来连接在内存中是不连续的
使用方法：数组新增和删除效率低，查询效率高；链表删除和增加节点效率高，查找效率低

二、链表题目

移除链表元素

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点。

示例
示例 1：

输入： head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出： [1,2,3,4,5]

示例 2：
输入： head = [], val = 1
输出： []

示例 3：
输入： head = [7,7,7,7], val = 7
输出： []

提示

列表中的节点数目在范围 [0, 10^4] 内
1 <= Node.val <= 50
0 <= val <= 50

解题思路

设置一个虚拟头结点在进行移除节点操作，并且需要定义一个遍历节点cur防止直接使用dummyHead遍历被误删。代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;


struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
    ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
};

// 删除链表中所有值为 `val` 的节点
ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
    ListNode dummyhead(0);  // 定义一个虚拟头节点
    dummyhead.next = head;  // 将虚拟头节点的 next 指向 head
    ListNode *cur = &dummyhead;  // 设置当前指针指向虚拟头节点

    while (cur != nullptr && cur->next != nullptr) {
        if (cur->next->val == val) {
            ListNode *tmp = cur->next;
            cur->next = cur->next->next;
        } else {
            cur = cur->next;
        }
    }
    return dummyhead.next;  // 返回新的头节点
}

// 辅助函数：创建链表
ListNode* createLinkedList(int arr[], int n) {
    if (n == 0) return nullptr;

    ListNode *head = new ListNode(arr[0]);
    ListNode *cur = head;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        cur->next = new ListNode(arr[i]);
        cur = cur->next;
    }
    return head;
}

// 辅助函数：打印链表
void printLinkedList(ListNode *head) {
    ListNode *cur = head;
    while (cur != nullptr) {
        cout << cur->val;
        if (cur->next != nullptr) cout << " ";
        cur = cur->next;
    }
    cout << endl;
}

// 主函数
int main() {
    int n, val;

    // 输入链表的长度
    cin >> n;
    int arr[n];

    // 输入链表中的每个元素
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> arr[i];
    }

    // 输入需要删除的值
    cin >> val;

    // 创建链表
    ListNode* head = createLinkedList(arr, n);

    // 删除链表中所有值为 `val` 的节点
    head = removeElements(head, val);

    // 输出结果
    printLinkedList(head);

    return 0;
}

两两交换链表中的节点

给定一个链表，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）。

示例

示例 1：

输入： head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：
输入：head = [1]
输出：[1]

提示

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100

自己画一下链表转换的逻辑会比较清晰。代码如下：

#include <iostream>
using namespace std;

/**
 * Definition for singly-linked list.
 */
struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
    ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
};

// 函数：两两交换链表中的相邻节点
ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
    ListNode dummyhead(0);  // 虚拟头节点
    dummyhead.next = head;
    ListNode *cur = &dummyhead;

    // 进行两两交换
    while (cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr) {
        ListNode *temp1 = cur->next;
        ListNode *temp2 = cur->next->next->next;
        cur->next = cur->next->next;
        cur->next->next = temp1;
        cur->next->next->next = temp2;
        cur = cur->next->next;
    }

    return dummyhead.next;  // 返回新的链表头节点
}

// 辅助函数：创建链表
ListNode* createLinkedList(int arr[], int n) {
    if (n == 0) return nullptr;

    ListNode *head = new ListNode(arr[0]);
    ListNode *cur = head;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        cur->next = new ListNode(arr[i]);
        cur = cur->next;
    }
    return head;
}

// 辅助函数：打印链表
void printLinkedList(ListNode *head) {
    ListNode *cur = head;
    while (cur != nullptr) {
        cout << cur->val;
        if (cur->next != nullptr) cout << " ";
        cur = cur->next;
    }
    cout << endl;
}

// 主函数：ACM 模式下的标准输入输出
int main() {
    int n;

    // 输入链表的长度
    cin >> n;
    int arr[n];

    // 输入链表中的每个元素
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> arr[i];
    }

    // 创建链表
    ListNode* head = createLinkedList(arr, n);

    // 两两交换链表中的节点
    head = swapPairs(head);

    // 输出结果链表
    printLinkedList(head);

    return 0;
}

判断链表有无环

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。

示例 1：

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。

示例 2：

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。

示例 3：

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

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 10^4]
-10^5 <= Node.val <= 10^5
pos 为 -1 或者链表中的一个有效索引。

这道题有两个工作，1.分析是否有环；2.如果有环要找到这个环的入口。

是否有环： 可以使用快慢指针法，slow指针每次移动一个节点，fast指针每次移动两个节点，通过遍历链表，如果最终fast指针指向nullptr则无环，如果slow和fast指针相遇，则说明有环。
环的入口: 需要一些数学运算：慢指针走过的节点数为：x+y，快指针走过的节点数为 x+y+n*(y+z)，于是列出等式：2*(x+y)=x+y+n*(y+z)，化简后得到x=(n-1)*(y+z)+z，这说明x节点数等于z节点数加(n-1)环。所以我们找环入口节点就变成了让快慢指针分别从相遇节点和head节点出发，每次移动一个节点，最终相遇的节点就是环形入口节点。

在这里插入图片描述

代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;

        while(fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
            slow = slow->next;//慢指针移动一个节点
            fast = fast->next->next;//快指针移动两个节点
            if(slow == fast) {//快慢指针相遇
                slow = head;//相遇后慢指针重新回到起点
                while(fast != slow) {
                    fast = fast->next;//快慢指针均移动一个节点
                    slow = slow->next;
                }
                return fast;
            }
        }
        return nullptr;

    }
};