利用快慢指针解决查找链表的中间节点问题

本文介绍了一种使用快慢指针技巧找到链表中间节点的方法。通过定义快指针和慢指针,快指针每次移动两步,慢指针每次移动一步,当快指针到达链表尾部时,慢指针恰好指向中间节点。

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问题描述:

找到链表的中间节点,并输出节点的信息。

解题思路:

定义一个快指针,再定义一个慢指针,快指针每次走两步,慢指针每次走一步。当快指针指向结尾的时候,慢指针刚好指向中间节点。

代码如下:

注意:如果你对代码中的 speed != null 这个判断条件有疑问的话,你把节点设置成奇数个你就懂了。

package com.guigu.LinkedListDemo;

public class SpeedAndSlow {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建一个单链表
		LinkedList list = new LinkedList();
		
		HNode hNode1 = new HNode(1, "tom");
		HNode hNode2 = new HNode(2, "jack");
		HNode hNode3 = new HNode(3, "simth");
		HNode hNode4 = new HNode(4, "cls");
		
		list.add(hNode1);
		list.add(hNode2);
		list.add(hNode3);
		list.add(hNode4);
		// 遍历链表
		list.list();
		
		System.out.println();
		
		HNode mid = SpeedAndSlowPointer(list);
		System.out.println("位于中间的英雄是序号为" + mid.no + "的" + mid.name);
	}
	
	// 返回的指向中间节点的指针
	public static HNode SpeedAndSlowPointer(LinkedList list) {
		HNode speed = list.head; // 定义一个快指针,初始化为head
		HNode slow = list.head; // 定义一个慢指针,初始化为head
		// 循环结束时,慢指针走的路程刚好是快指针的一半
		while(speed != null && speed.next != null) {
			speed = speed.next.next; // 快指针每次走两步
			slow = slow.next; // 慢指针每次走一步
		}
		return slow; // 将慢指针返回
	}
}

运行截图:

在这里插入图片描述

### 使用快慢指针找到单向链表中倒数第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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