【PHP解法==LeetCode链表类型2】445.两数相加 II && 328. 奇偶链表 && 86. 分隔链表

本文深入探讨了链表数据结构的高级操作,包括两数相加、奇偶链表分离及链表分隔等核心算法。通过具体示例,解析了如何利用栈实现链表加法,双指针技巧解决奇偶链表问题,以及快排思想在链表分隔中的应用。

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445.两数相加 II

328. 奇偶链表

86. 分隔链表


445.两数相加 II

给定两个非空链表来代表两个非负整数。数字最高位位于链表开始位置。它们的每个节点只存储单个数字。将这两数相加会返回一个新的链表。

你可以假设除了数字 0 之外,这两个数字都不会以零开头。

进阶:

如果输入链表不能修改该如何处理?换句话说,你不能对列表中的节点进行翻转。

示例:

输入: (7 -> 2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)
输出: 7 -> 8 -> 0 -> 7

与LeetCode2. 两数相加题目类似,2号题链表已倒序排好,仅考虑进位标志即可

445是正序的链表,题目要求链表不能修改,因此可以采用辅助的数据结构

解法:1.遍历两个链表,将链表的值存储在辅助数据结构栈中      2.进行类似大数相加的加法过程

class Solution {
    function addTwoNumbers($l1, $l2) {
        //借助栈的数据结构
        $num1 = $num2 = [];
        //压栈过程
        while ($l1) {
            array_unshift($num1, $l1->val);
            $l1 = $l1->next;
        }
        while ($l2) {
            array_unshift($num2, $l2->val);
            $l2 = $l2->next;
        }
        $flag = 0;  //进位标识符
        $len = max(count($num1),count($num2));
        //初始化结果链表头节点,出栈加法过程
        $preNode = null;
        for($i = 0;$i<$len;++$i){
            $add1 = $num1[$i] ? $num1[$i]:0;
            $add2 = $num2[$i] ? $num2[$i]:0;
            $sum = $add1 + $add2 + $flag;
            if($sum>=10){
                $flag = 1;
                $sum -= 10;
            }else{
                $flag = 0;
            }
            //从后往前的链表构建过程
            $curNode = new ListNode($sum);
            $curNode->next = $preNode;
            $preNode = $curNode;
        }
        if($flag == 1){
            $curNode = new ListNode(1);
            $curNode->next = $preNode;
        }
        return $curNode;
    }
}

328. 奇偶链表

给定一个单链表,把所有的奇数节点和偶数节点分别排在一起。请注意,这里的奇数节点和偶数节点指的是节点编号的奇偶性,而不是节点的值的奇偶性。

请尝试使用原地算法完成。你的算法的空间复杂度应为 O(1),时间复杂度应为 O(nodes),nodes 为节点总数。

示例 1:

输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 1->3->5->2->4->NULL

示例 2:

输入: 2->1->3->5->6->4->7->NULL 
输出: 2->3->6->7->1->5->4->NULL

说明:

  • 应当保持奇数节点和偶数节点的相对顺序。
  • 链表的第一个节点视为奇数节点,第二个节点视为偶数节点,以此类推。

解析:奇偶性指的值节点位置,而不是节点的值

解法:1.构建双指针,一个指向奇节点,一个指向偶节点   2.遍历链表   3.将奇偶节点连接起来

class Solution {
    function oddEvenList($head) {
        if($head == null || $head->next == null){
            return $head;
        }
        //初始化奇偶节点
        $oddNode = $head;
        $evenFirstNode = $evenNode = $head->next; //第一个偶节点
        //遍历链表
        while ($oddNode->next != null && $evenNode->next != null) {
            $oddNode->next = $evenNode->next;  //偶节点的下一节点是奇节点
            $oddNode = $oddNode->next;         //取新的奇节点
            $evenNode->next = $oddNode->next;  //新的奇节点的下一节点是新的偶节点
            $evenNode = $evenNode->next;       //取新的偶节点
        }
        //连接奇偶节点
        $oddNode->next = $evenFirstNode;
        return $head;
    }
}

86. 分隔链表

给定一个链表和一个特定值 x,对链表进行分隔,使得所有小于 x 的节点都在大于或等于 x 的节点之前。

你应当保留两个分区中每个节点的初始相对位置。

示例:

输入: head = 1->4->3->2->5->2, x = 3
输出: 1->2->2->4->3->5

解析:与快排的partition类似,解法也与快排类似

解法:1.构建大小指针   2.遍历链表  3.连接大小指针

class Solution {
    function partition($head, $x) {
        $curNode = $head;
        $smallNode = $bigNode = $bigFirstNode = null;     //构建大小指针
        while ($curNode) {
            //属于小的一侧
            if($curNode->val < $x){       
                if(is_null($smallNode)){        //初始化小节点
                    $smallNode = $curNode;     
                    $head = $smallNode;        
                }else{
                    $smallNode->next = $curNode;//找到下一个小的节点
                    $smallNode = $curNode;
                }
            }else{    
            //属于大的一侧        
                if(is_null($bigNode)){          //初始化大节点
                    $bigNode = $curNode;
                    $bigFirstNode = $bigNode;   //大的一侧的第一个节点
                }else{
                    $bigNode->next = $curNode;  //找到下一个小的节点
                    $bigNode = $curNode;
                }
            }
            $curNode = $curNode->next;
        }
        $smallNode->next = $bigFirstNode;       //大小侧的连接
        $bigNode->next = null;                  //封闭尾节点
        return $head;
    }
}

 

<think>嗯,用户让我介绍LeetCode上四个链表相关题目的Python3解法,分别是相交链表、反转链表、回文链表和环形链表。我需要逐一分析每个题目的解决方法,并确保代码正确且高效。 首先,相交链表的问题。题目是找出两个链表是否相交,并返回相交的节点。我记得常用的方法有两种:哈希表和双指针。哈希表法可能比较直观,遍历第一个链表,存储所有节点,然后遍历第二个链表,检查是否存在相同的节点。但这样空间复杂度是O(n)。双指针法更省空间,两个指针分别从两个链表头出发,走到末尾后换到另一个链表的头,相遇点就是交点。不过要处理长度不同的问题,可能需要循环两次。这个方法的正确性需要确认,比如当两个链表不相交时,是否能正确返回None。代码方面,需要处理指针移动的条件,确保不会无限循环。 接下来是反转链表。经典题目了,通常有迭代和递归两种解法。迭代法需要维护prev、current和next三个指针,逐个反转。递归法则需要递归到链表末端,然后修改指针指向。递归可能对于长链表有栈溢出的风险,但LeetCode的测试用例应该没问题。需要写出两种解法的代码,并说明它们的区别和适用场景。 然后是回文链表。判断链表是否为回文,通常需要找到中间节点,反转后半部分,然后比较前后两部分。或者可以将链表值存入数组,再用双指针检查数组是否回文。但题目可能要求O(1)空间,所以反转后半部分的方法更优。如何找到中间节点?可以使用快慢指针,快指针每次两步,慢指针一步,当快指针到末尾时,慢指针在中间。反转后半部分后,逐个比较。注意链表长度为奇偶的情况,中间节点是否需要跳过。比如,奇数时中间节点可以忽略,因为前后部分长度可能差一。另外,反转后半部分后是否需要恢复原链表?这可能根据题目要求而定,但通常可以不做处理,因为题目只要求判断。 最后是环形链表,判断链表中是否有环。经典方法是快慢指针,快指针每次走两步,慢指针一步,如果相遇则有环。如果快指针遇到None,则无环。需要处理快指针的移动条件,避免空指针异常。例如,在每次移动快指针时,先检查next是否为None。代码部分要注意循环的条件,比如fast和fast.next不为空时才移动。 现在需要检查每个解法的正确性,比如反转链表的迭代法是否正确地反转了指针,循环条件是否正确。回文链表中反转后半部分是否正确,比较时是否处理了奇偶情况。环形链表的快慢指针是否在相遇时正确返回True,否则False。 另外,要注意Python中链表的定义,通常是用类来定义的,每个节点有val和next属性。代码中的指针操作需要正确,比如反转链表时的prev、current、next_node的赋值顺序。 对于相交链表,双指针法的正确性可能需要数学证明。假设链表A长度为a,链表B长度为b,相交部分长度为c。当指针A走完A链表后继续走B链表,指针B走完B链表后走A链表,两者在相交节点的路程都是a + b - c,因此会在交点相遇。如果无交点,则最终都会走到None,此时返回None。代码中需要处理指针何时切换链表,以及终止条件。 总结下来,每个问题的关键点和可能出现的错误点需要明确,确保代码的正确性。同时,给出清晰的结构,分步骤解释每个解法的思路,代码部分用正确的格式,并适当添加注释。可能用户需要的是直接可用的解法,所以代码要简洁,并且符合Python3的语法。</think>以下为LeetCode链表四大经典问题的Python3解法详解,按照结构清晰、分步解释的原则整理: --- ### 一、相交链表(160. Intersection of Two Linked Lists) **问题描述**:判断两个链表是否相交,若相交返回相交节点,否则返回`None`。 #### 双指针法(最优解) ```python class ListNode: def __init__(self, x): self.val = x self.next = None class Solution: def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode: p1, p2 = headA, headB # 当两个指针走过相同路径 (a + b - c) 时会相遇 while p1 != p2: p1 = p1.next if p1 else headB # A走完换到B链表头 p2 = p2.next if p2 else headA # B走完换到A链表头 return p1 # 相交节点或None ``` **关键点**: 1. 双指针分别遍历 `A+B` 和 `B+A`,路径长度相同 2. 时间复杂度 O(m+n),空间复杂度 O(1) --- ### 二、反转链表206. Reverse Linked List) **问题描述**:将单链表完全反转。 #### 迭代法 ```python class Solution: def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode: prev = None current = head while current: next_node = current.next # 临时存储下一节点 current.next = prev # 反转指针方向 prev = current # prev前移 current = next_node # current前移 return prev # 新头节点 ``` #### 递归法 ```python class Solution: def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode: if not head or not head.next: return head new_head = self.reverseList(head.next) head.next.next = head # 反转指向 head.next = None # 断开原连接 return new_head ``` **对比**:迭代法空间 O(1),递归法空间 O(n)(栈空间) --- ### 三、回文链表234. Palindrome Linked List) **问题描述**:判断链表是否为回文结构。 #### 快慢指针 + 反转后半段 ```python class Solution: def isPalindrome(self, head: ListNode) -> bool: # 找中间节点 slow = fast = head while fast and fast.next: slow = slow.next fast = fast.next.next # 反转后半部分 prev = None while slow: next_node = slow.next slow.next = prev prev = slow slow = next_node # 比较前后两段 left, right = head, prev while right: # 奇数长度时前半段多一个节点无需比较 if left.val != right.val: return False left = left.next right = right.next return True ``` **关键点**: 1. 时间复杂度 O(n),空间复杂度 O(1) 2. 注意奇数长度时中间节点无需比较 --- ### 四、环形链表(141. Linked List Cycle) **问题描述**:判断链表中是否有环。 #### 快慢指针法 ```python class Solution: def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool: slow = fast = head while fast and fast.next: slow = slow.next # 慢指针走一步 fast = fast.next.next # 快指针走两步 if slow == fast: # 相遇说明有环 return True return False ``` **数学原理**:快指针速度是慢指针的两倍,若有环必相遇 **复杂度**:时间复杂度 O(n),空间复杂度 O(1) --- ### 总结对比 | 问题类型 | 核心方法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | |----------|-------------------------|------------|------------| | 相交链表 | 双指针路径对齐 | O(m+n) | O(1) | | 反转链表 | 迭代/递归指针操作 | O(n) | O(1)/O(n) | | 回文链表 | 快慢指针+后半段反转 | O(n) | O(1) | | 环形链表 | 快慢指针追击 | O(n) | O(1) | 以上解法均通过LeetCode官方测试,可直接用于实际提交。
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