链表(更新中)

206. 反转链表

基础题: 
	1. 迭代法: 通过哨兵位头节点头插(不用考虑特殊情况) - 过于简单, 不予分析
	2. 递归:   找出相同规模的子问题, 设计好递归函数(参数+返回值), 考虑好递归出口
/* iteration */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* dummy = new ListNode(); 
        while (head) {
            ListNode* nxt = head->next; 

            head->next = dummy->next; 
            dummy->next = head; 

            head = nxt; 
        }

        return dummy->next; 
    }
};
/* recursion */ 
/** 
 * 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5
 *  处理到1时, 可将问题拆分为逆置1后面的链表, 返回逆置后的头节点
 *  处理到2时, 可将问题拆分为逆置3后面的链表, 返回逆置后的头节点
 *  ... 
 *  此处需要注意的是, 递归返回时需要将当前节点链接到逆置链表上, 往下递归前需要保存相关节点
 *   	递归返回后将当前节点的后驱节点置空
 */
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if (!head || !head->next) return head; 

        ListNode* tail = head->next; 

        ListNode* res = reverseList(tail);
        tail->next = head; 
        
        /* 注意置空, 否则会形成环 */
        head->next = nullptr; 

        return res; 
    }
};

2. 两数相加

题目解析: 
	342 + 465 = 807
存储方式: 倒着存 
	342: 2 -> 4 -> 3
	465: 5 -> 6 -> 4
	807: 7 -> 0 -> 8
思路:   一个哨兵节点, 指向返回节点; 一个tail指针, 指向处理好的最后一个节点
注意点: 满10进1, 和一般算数一样, 最后返回一个指向第一个节点的指针
class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        ListNode* dummy = new ListNode(); 
        ListNode* tail  = dummy; 

        int carry = 0; 
        while (l1 || l2 || carry) {
            int val = carry; 
            if (l1) {
                val += l1->val; 
                l1 = l1->next; 
            }
            if (l2) {
                val += l2->val; 
                l2 = l2->next; 
            }
            ListNode* new_node = new ListNode(val % 10);
            carry = val / 10; 

            tail->next = new_node; 
            tail = new_node;
        }

        return dummy->next; 
    }
};

445. 两数相加 II

题目解析: 
	7243 + 564 = 7807
存储方式: 顺着存放
	7243: 7 -> 2 -> 4 -> 3
	564:       5 -> 6 -> 4
	7807: 7 -> 8 -> 0 -> 7
思路: 低位到高位进位计算
   	 对输入链表进行逆置(哨兵位头插)
   	 数位计算时也使用哨兵位头插
class Solution {
public:
    ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {
        auto reverseList = [&](ListNode* hd) -> ListNode* {
            ListNode* guard = new ListNode(); 
            while (hd) {
                ListNode* nxt = hd->next; 

                hd->next = guard->next; 
                guard->next = hd; 

                hd = nxt; 
            }
            return guard->next; 
        };

        l1 = reverseList(l1);
        l2 = reverseList(l2);
        ListNode* dummy = new ListNode();
        int carry = 0; 
        while (l1 || l2 || carry) {
            int val = carry; 
            if (l1) {
                val += l1->val; 
                l1 = l1->next; 
            }
            if (l2) {
                val += l2->val;
                l2 = l2->next; 
            }

            ListNode* new_node = new ListNode(val % 10);
            new_node->next = dummy->next; 
            dummy->next = new_node;

            carry = val / 10; 
        }
        
        return dummy->next; 
    }
};

24. 两两交换链表中的节点

题目解析: 
	一次以两个节点为单位进行操作(如果有两个节点的话), 并注意保存第二个节点指向的下一节点
	分别尾插第二个和第一个节点
	注意处理不足两个节点的情况
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummy = new ListNode(); 

        ListNode* first = head, *tail = dummy;
        while (first) {
            ListNode* second = first->next; 
            ListNode* nxt = (second == nullptr) ? nullptr : second->next; 

            if (second) {
                tail->next = second; 
                tail = second; 
            }
            tail->next = first; 
            tail = first; 
            
            first = nxt;
        }
        tail->next = nullptr; 

        return dummy->next;         
    }
};

141. 环形链表

经典题: 快慢指针
	处理化两个指针, slow, fast
	slow一次走一步, fast一次走两步 如果有环, fast, slow一定能在环中相遇
	
	注意处理一下特例
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if (!head || !head->next) {
            return false; 
        }
        ListNode* slow = head, *fast = head->next; 
        while (fast && slow != fast) {
            slow = slow->next; 

            fast = fast->next; 
            if (fast) fast = fast->next;
        }
        
        return slow == fast;
    }
};

21. 合并两个有序链表

简单题: 利用哨兵位头节点进行尾插
class Solution {
public:
    ListNode* mergeTwoLists(ListNode* list1, ListNode* list2) {
        ListNode* dummy = new ListNode(); 
        ListNode* tail  = dummy; 

        while (list1 && list2) {
            ListNode* nxt = nullptr; 
            if (list1->val <= list2->val) {
                tail->next = list1; 
                tail       = list1; 
                list1      = list1->next;
            } else {
                tail->next = list2; 
                tail       = list2; 
                list2      = list2->next;
            }
        }

        if (list1) tail->next = list1; 
        else       tail->next = list2;

        return dummy->next;
    }
};

23. 合并 K 个升序链表

21合并两个有序链表的变形
	本质上考察的还是合并两个链表, 每一步合并两个, 形成的新的链表和其他链表继续合并
class Solution {
public:
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) { 
        int n = lists.size(); 

        auto mergeTwoLists = [&](ListNode* l1, ListNode* l2) -> ListNode* {
            ListNode* dummy = new ListNode(); 
            ListNode* tail  = dummy; 
            while (l1 && l2) {
                if (l1->val <= l2->val) {
                    tail->next = l1; 
                    tail       = l1; 
                    l1         = l1->next; 
                } else {
                    tail->next = l2;
                    tail       = l2; 
                    l2         = l2->next;
                }
            }
            if (l1) tail->next = l1; 
            else    tail->next = l2;

            ListNode* res = dummy->next;
            delete dummy; 

            return res; 
        };

        ListNode* prev = nullptr; 
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            prev = mergeTwoLists(prev, lists[i]);
        }
        
        return prev; 
    }
};

147. 对链表进行插入排序

首先需要了解的是插入排序和打扑克牌中的摸牌 + 整理一样
	链表中不同的是, 只能从该节点往后找,不能往前找
大体思路是: 利用插入排序思想, 排降序; 这样每次正好可以从头节点开始找
		  最后利用哨兵位头节点进行头插, 实现链表的逆序, 从而达到将降序转化为升序
class Solution {
public:
    ListNode* insertionSortList(ListNode* head) {
        ListNode* dummy = new ListNode();

        while (head) {
            ListNode* nxt = head->next; 

            ListNode* start = dummy->next, *prev = dummy; 
            int val = head->val; 
            while (start && val < start->val) {
                prev = start;
                start = start->next;
            }
            prev->next = head; 
            head->next = start; 

            head = nxt;
        }

        // reverseList
        head = dummy->next; 
        dummy->next = nullptr; 
        while (head) {
            ListNode* nxt = head->next; 

            head->next  = dummy->next;            
            dummy->next = head; 

            head = nxt; 
        }
        
        return dummy->next; 
    }
};
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