Swap kth element from the beginning and kth element from the end of linked list -- Amazon

本文介绍了一个算法问题,即在一个链表中交换从开头数第k个元素与从末尾数第k个元素的位置。提供了完整的C++实现代码,并通过多个测试用例验证了算法的有效性和边界情况。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

 转载自:https://sites.google.com/site/spaceofjameschen/home

Problem

Swap kth element from the beginning and kth element from the end of linked list.

Solution
/*
 ============================================================================
 Author         : James Chen
 Email          : a.james.chen@gmail.com
 Description    : Swap kth element from the beginning and kth element from the end of linked list.
 Created Data   : 22-06-2013 
 Last Modified  :
 ============================================================================
 */
#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

typedef struct linked_node{
    int data;
    struct linked_node *next;
}LinkedNode;

bool AddNode(LinkedNode** head, int data)
{
    LinkedNode *l = new LinkedNode;
    if(l == NULL) return false;
    
    l->data = data;
    l->next = NULL;

    if(*head == NULL){
        *head = l;
        return true;
    }

    LinkedNode* t = *head;
    while(t->next != NULL){
        t = t->next;
    }

    t->next = l;

    return true;
}

void DeleteList(LinkedNode *head)
{
    while(head != NULL){
        LinkedNode *t = head;
        head = head->next;
        delete t;
    }
}

void PrintList(LinkedNode *head)
{
    while(head != NULL){
        cout << setw(4) << head->data;
        head = head->next;
    }
    cout << endl;
}

void InitializeList(LinkedNode *head)
{
    int i = 0;
    while(head != NULL){
        head->data = i++;
        head = head->next;
    }
}

bool SwapKthNode(LinkedNode *head, int k)
{
    if(k < 1){
        cout << " k must be great than 0" << endl;
        return false;
    }

    LinkedNode *kthStart = NULL;
    LinkedNode *kthEnd = head;
    int index = 0;

    while(head != NULL){
        index ++;
        if(index == k){
            kthStart = head;
        }
        else if(index > k){
            kthEnd = kthEnd->next;
        }
        head = head->next;
    }
    
    if(index < k || kthStart == NULL){
        cout << "List length is less than " << k;
        cout << ". cannot swap 2 kth elements" << endl;
        return false;
    }
    else{
        int t = kthStart->data;
        kthStart->data = kthEnd->data;
        kthEnd->data = t;
        return true;
    }
}

void DoTest(LinkedNode *head, int k)
{
    cout << "before swapping 2 " << k << "th elements" << endl;
    PrintList(head);
    if(SwapKthNode(head, k)){
        cout << "after swapping 2 " << k << "th elements" << endl;
        PrintList(head);
    }
}


int main(int argc, char* argv[])
{
    for(int i = 1; i < 10; ++i){
        LinkedNode* head = NULL;
        for(int j = 0; j < i; ++j){
            AddNode(&head, j);
        }
        
        DoTest(head, 0);
        cout << "--------------------" << endl;
        
        InitializeList(head);
        DoTest(head, i / 2);
        cout << "--------------------" << endl;
        
        InitializeList(head);
        DoTest(head, i);
        cout << "--------------------" << endl;
        
        InitializeList(head);
        DoTest(head, i + 2);
        cout << "--------------------" << endl;

        DeleteList(head);

        cout << "=========================================" << endl;
    }

return 0;
}

Output
before swapping 2 0th elements
   0
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 0th elements
   0
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 1th elements
   0
after swapping 2 1th elements
   0
--------------------
before swapping 2 3th elements
   0
List length is less than 3. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 1th elements
   0   1
after swapping 2 1th elements
   1   0
--------------------
before swapping 2 2th elements
   0   1
after swapping 2 2th elements
   1   0
--------------------
before swapping 2 4th elements
   0   1
List length is less than 4. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1   2
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 1th elements
   0   1   2
after swapping 2 1th elements
   2   1   0
--------------------
before swapping 2 3th elements
   0   1   2
after swapping 2 3th elements
   2   1   0
--------------------
before swapping 2 5th elements
   0   1   2
List length is less than 5. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1   2   3
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 2th elements
   0   1   2   3
after swapping 2 2th elements
   0   2   1   3
--------------------
before swapping 2 4th elements
   0   1   2   3
after swapping 2 4th elements
   3   1   2   0
--------------------
before swapping 2 6th elements
   0   1   2   3
List length is less than 6. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1   2   3   4
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 2th elements
   0   1   2   3   4
after swapping 2 2th elements
   0   3   2   1   4
--------------------
before swapping 2 5th elements
   0   1   2   3   4
after swapping 2 5th elements
   4   1   2   3   0
--------------------
before swapping 2 7th elements
   0   1   2   3   4
List length is less than 7. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1   2   3   4   5
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 3th elements
   0   1   2   3   4   5
after swapping 2 3th elements
   0   1   3   2   4   5
--------------------
before swapping 2 6th elements
   0   1   2   3   4   5
after swapping 2 6th elements
   5   1   2   3   4   0
--------------------
before swapping 2 8th elements
   0   1   2   3   4   5
List length is less than 8. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1   2   3   4   5   6
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 3th elements
   0   1   2   3   4   5   6
after swapping 2 3th elements
   0   1   4   3   2   5   6
--------------------
before swapping 2 7th elements
   0   1   2   3   4   5   6
after swapping 2 7th elements
   6   1   2   3   4   5   0
--------------------
before swapping 2 9th elements
   0   1   2   3   4   5   6
List length is less than 9. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 4th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7
after swapping 2 4th elements
   0   1   2   4   3   5   6   7
--------------------
before swapping 2 8th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7
after swapping 2 8th elements
   7   1   2   3   4   5   6   0
--------------------
before swapping 2 10th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7
List length is less than 10. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
before swapping 2 0th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7   8
 k must be great than 0
--------------------
before swapping 2 4th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7   8
after swapping 2 4th elements
   0   1   2   5   4   3   6   7   8
--------------------
before swapping 2 9th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7   8
after swapping 2 9th elements
   8   1   2   3   4   5   6   7   0
--------------------
before swapping 2 11th elements
   0   1   2   3   4   5   6   7   8
List length is less than 11. cannot swap 2 kth elements
--------------------
=========================================
Press any key to continue . . .

内容概要:本文详细介绍了扫描单分子定位显微镜(scanSMLM)技术及其在三维超分辨体积成像中的应用。scanSMLM通过电调透镜(ETL)实现快速轴向扫描,结合4f检测系统将不同焦平面的荧光信号聚焦到固定成像面,从而实现快速、大视场的三维超分辨成像。文章不仅涵盖了系统硬件的设计与实现,还提供了详细的软件代码实现,包括ETL控制、3D样本模拟、体积扫描、单分子定位、3D重建和分子聚类分析等功能。此外,文章还比较了循环扫描与常规扫描模式,展示了前者在光漂白效应上的优势,并通过荧光珠校准、肌动蛋白丝、线粒体网络和流感A病毒血凝素(HA)蛋白聚类的三维成像实验,验证了系统的性能和应用潜力。最后,文章深入探讨了HA蛋白聚类与病毒感染的关系,模拟了24小时内HA聚类的动态变化,提供了从分子到细胞尺度的多尺度分析能力。 适合人群:具备生物学、物理学或工程学背景,对超分辨显微成像技术感兴趣的科研人员,尤其是从事细胞生物学、病毒学或光学成像研究的科学家和技术人员。 使用场景及目标:①理解和掌握scanSMLM技术的工作原理及其在三维超分辨成像中的应用;②学习如何通过Python代码实现完整的scanSMLM系统,包括硬件控制、图像采集、3D重建和数据分析;③应用于单分子水平研究细胞内结构和动态过程,如病毒入侵机制、蛋白质聚类等。 其他说明:本文提供的代码不仅实现了scanSMLM系统的完整工作流程,还涵盖了多种超分辨成像技术的模拟和比较,如STED、GSDIM等。此外,文章还强调了系统在硬件改动小、成像速度快等方面的优势,为研究人员提供了从理论到实践的全面指导。
内容概要:本文详细介绍了基于Seggiani提出的渣层计算模型,针对Prenflo气流床气化炉中炉渣的积累和流动进行了模拟。模型不仅集成了三维代码以提供气化炉内部的温度和浓度分布,还探讨了操作条件变化对炉渣行为的影响。文章通过Python代码实现了模型的核心功能,包括炉渣粘度模型、流动速率计算、厚度更新、与三维模型的集成以及可视化展示。此外,还扩展了模型以考虑炉渣组成对特性的影响,并引入了Bingham流体模型,更精确地描述了含未溶解颗粒的熔渣流动。最后,通过实例展示了氧气-蒸汽流量增加2%时的动态响应,分析了温度、流动特性和渣层分布的变化。 适合人群:从事煤气化技术研究的专业人士、化工过程模拟工程师、以及对工业气化炉操作优化感兴趣的科研人员。 使用场景及目标:①评估不同操作条件下气化炉内炉渣的行为变化;②预测并优化气化炉的操作参数(如温度、氧煤比等),以防止炉渣堵塞;③为工业气化炉的设计和操作提供理论支持和技术指导。 其他说明:该模型的实现基于理论公式和经验数据,为确保模型准确性,实际应用中需要根据具体气化炉的数据进行参数校准。模型还考虑了多个物理场的耦合,包括质量、动量和能量守恒方程,能够模拟不同操作条件下的渣层演变。此外,提供了稳态求解器和动态模拟工具,可用于扰动测试和工业应用案例分析。
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