链表[01]

链表基本概念：

什么是链表，链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是数据域一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。链接的入口节点称为链表的头结点也就是head。

手写链表（C/C++的定义链表节点方式）：

// 单链表
struct ListNode {
    int val;  // 节点上存储的元素
    ListNode *next;  // 指向下一个节点的指针
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  // 节点的构造函数
};

通过自己定义构造函数初始化节点(C++)：

ListNode* head = new ListNode(5);

使用默认构造函数初始化节点(C++)：

ListNode* head = new ListNode();
head->val = 5;

160.相交链表

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

自定义评测：

评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）：

• intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0
• listA - 第一个链表
• listB - 第二个链表
• skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
• skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数

评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at ‘8’
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,6,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at ‘2’
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [1,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

示例 3：

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null 。

提示：

• listA 中节点数目为 m
• listB 中节点数目为 n
• 1 <= m, n <= 3 * 10^4
• 1 <= Node.val <= 10^5
• 0 <= skipA <= m
• 0 <= skipB <= n
• 如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
• 如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA] == listB[skipB]

//方法一：
public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        ListNode curA=headA,curB=headB;
        if(curB==null)
            return null;
        while(curA!=curB){
            curA=(curA==null)?headB:curA.next;
            curB=(curB==null)?headA:curB.next;
        }
        return curA;
    }
}

//方法二：
public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        int lenA=length(headA);
        int lenB=length(headB);
        while(lenA!=lenB){
            if(lenA>lenB){
                lenA--;
                headA=headA.next;
            }
            else{
                lenB--;
                headB=headB.next;
            }
        }
        while(headA!=headB){
            headA=headA.next;
            headB=headB.next;
        }
        return headA;
    }
    private int length(ListNode x){
        int len=0;
        while(x!=null){
            len++;
            x=x.next;
        }
        return len;
    }
}

19.删除链表的倒数第N个节点

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

示例1：

输入：head=[1,2,3,4,5]，n=2

输出：[1,2,3,5]

示例2：

输入：head=[1]，n=1

输出：[ ]

示例3：

输入：head=[1,2]，n=1

输出：[1]

Java代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode index1 = head, index2 = head;
        for(int i = 0; i < n; i++)  index2 = index2.next; //使得index1与index2之间间隔n-1个节点       
        if(index2 == null) return head.next;   //说明删除的是头节点
        while(index2.next != null){      //将index2移至最后一个节点
            index2 = index2.next;
            index1 = index1.next;
        }
        index1.next = index1.next.next;
        return head;
    }
}

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;

        ListNode slow = dummy;
        ListNode fast = dummy;
        while (n-- > 0) {
            fast = fast.next;
        }
        // 记住 待删除节点slow 的上一节点
        ListNode prev = null;
        while (fast != null) {
            prev = slow;
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
        }
        // 上一节点的next指针绕过 待删除节点slow 直接指向slow的下一节点
        prev.next = slow.next;
        // 释放 待删除节点slow 的next指针, 这句删掉也能AC
        slow.next = null;

        return dummy.next;
    }
}

24.两两交换链表中的节点

给你一个链表，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]

Java代码如下(栈方法)：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
	public ListNode swapPairs(ListNode head) {
		if(head==null || head.next==null) {
			return head;
		}
		//用stack保存每次迭代的两个节点
		Stack<ListNode> stack = new Stack<ListNode>();
		ListNode p = new ListNode(-1);
		ListNode cur = head;
		//head指向新的p节点，函数结束时返回head.next即可
		head = p;
		while(cur!=null && cur.next!=null) {
			//将两个节点放入stack中
			stack.add(cur);
			stack.add(cur.next);
			//当前节点往前走两步
			cur = cur.next.next;
			//从stack中弹出两个节点，然后用p节点指向新弹出的两个节点
			p.next = stack.pop();
			p = p.next;
			p.next = stack.pop();
			p = p.next;
		}
		//注意边界条件，当链表长度是奇数时，cur就不为空
		if(cur!=null) {
			p.next = cur;
		} else {
			p.next = null;
		}
		return head.next;
	}
}

203.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 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

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {
        while (head != null && head.val == val) {
            head = head.next;
        }
        if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode pre = head;
        while (pre.next != null) {
            if (pre.next.val == val) {
                pre.next = pre.next.next;
            } else {
                pre = pre.next;
            }
        }
        return head;
    }
}

剑指 Offer 18.删除链表的节点

给定单向链表的头指针和一个要删除的节点的值，定义一个函数删除该节点。返回删除后的链表的头节点。

注意：此题对比原题有改动

示例 1:

输入: head = [4,5,1,9], val = 5
输出: [4,1,9]
解释: 给定你链表中值为 5 的第二个节点，那么在调用了你的函数之后，该链表应变为 4 -> 1 -> 9.

示例 2:

输入: head = [4,5,1,9], val = 1
输出: [4,5,9]
解释: 给定你链表中值为 1 的第三个节点，那么在调用了你的函数之后，该链表应变为 4 -> 5 -> 9.

说明：

• 题目保证链表中节点的值互不相同
• 若使用 C 或 C++ 语言，你不需要 free 或 delete 被删除的节点

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode deleteNode(ListNode head, int val) {
        if (head == null)
            return head;
        if (head.val == val)
            return head.next;
        ListNode cur = head;
        //找到要删除结点的上一个结点
        while (cur.next != null && cur.next.val != val) {
            cur = cur.next;
        }
        //删除结点
        cur.next = cur.next.next;
        return head;
    }
}

21.合并两个有序链表

将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

示例 1：

输入：l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出：[1,1,2,3,4,4]

示例 2：

输入：l1 = [], l2 = []
输出：[]

示例 3：

输入：l1 = [], l2 = [0]
输出：[0]

提示：

• 两个链表的节点数目范围是 [0, 50]
• -100 <= Node.val <= 100
• l1 和 l2 均按非递减顺序 排列

//方法一：
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        if(l1 == null) {
            return l2;
        }
        if(l2 == null) {
            return l1;
        }

        if(l1.val < l2.val) {
            l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);
            return l1;
        } else {
            l2.next = mergeTwoLists(l1, l2.next);
            return l2;
        }
    }
}

//方法二：
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        ListNode tail = dummyHead;
        while (l1 != null && l2 != null) {
            if (l1.val < l2.val) {
                tail.next = l1;
                l1 = l1.next;
            } else {
                tail.next = l2;
                l2 = l2.next;
            }
            tail = tail.next;
        }

        tail.next = l1 == null? l2: l1;

        return dummyHead.next;
    }
}