链表中倒数的第K个节点

剑指Offer_15 链表中倒数的第K个节点

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2018/5/21 星期一

代码的鲁棒性

鲁棒性对于软件开发的重要性不言而喻，提高代码的鲁棒性的有效途径就是进行防御性编程。这是一种习惯，提高在何处遇见有什么地方可能会出现问题，并为这些问题制定处理方式。比如：当出现找不到文件名时，提醒用户检查输入路径和文件名，当服务器连接不上时，我们可以试图连接备用服务器等。

题目：输入一个链表，输出该链表的倒数第k个结点。为了符合大多数人的阅读习惯，本题从1开始计数，及链表的尾结点为链表的倒数第1个结点。链表结点的定义如下：

class ListNode {
    int data;
    ListNode nextNode;
}

分析:很自然的一个想法就是先走到链表的尾部，然后往前回溯k个结点，就可以得到第k个元素。但是题目中给出的是单链表结点结构，很明显的是希望我们在单链表中实现这个操作。在单链表中，可以通过一次遍历循环得到链表的长度n，然后再遍历一次，到n-k就可以找到倒数的第k个结点信息。

面试官期待的解法

除了前面的思路，我们可以定义两个指针，前一个指针比后一个指针快k个结点，当后一个指针到达链表末尾的时候，第一个指针就刚好指向了倒数的第k个结点。基于这样的思路可以写出如下的Java代码：

public ListNode FindKthToTail(ListNode pListHead, int k) {
    ListNode pAhead = pListHead;
    ListNode pBehind = null;
    // pAhead先走k步
    for (int i = 0; i < k; i++) {
        pAhead = pAhead.nextNode;
    }
    // 一起顺序顺序查找
    pBehind = pListHead;
    while (pAhead.nextNode != null) {
        pAhead = pAhead.nextNode;
        pBehind = pBehind.nextNode;
    }
    return pBehind;
}

当我们洋洋洒洒的写下上面代码的时候，很难让人满意。有如下的情况让代码崩溃：

1. 输入的pListHead为空
2. 输入的pListHead为头结点的链表节点总数小于k

修复后代码如下：

public ListNode FindKthToTail(ListNode pListHead, int k) {
    if (pListHead == null || k == 0) {
        return null;
    }
    ListNode pAhead = pListHead;
    ListNode pBehind = null;
    // pAhead先走k步
    for (int i = 0; i < k; i++) {
        if (pAhead.nextNode != null) {
            pAhead = pAhead.nextNode;
        } else {
            return null;
        }
    }
    // 一起顺序顺序查找
    pBehind = pListHead;
    while (pAhead.nextNode != null) {
        pAhead = pAhead.nextNode;
        pBehind = pBehind.nextNode;
    }
    return pBehind;
}

测试用例：

1. 功能测试：第k个结点是链表的中间结点，是头结点；是尾结点
2. 特殊输入测试：链表头结点为null，链表的结点小于k，k等于0。

相关题目

1. 求一个链表的中间结点？如果链表的结点总数为奇数，则返回中间结点，如果链表的结点为偶数，则放回中间结点的任意一个结点。

   解决思路：我们可以定义两个指针，一个指针一次走一步，一个每次走两步。当走的快的指针走到末尾的时候，走的慢的指针刚好在链表的中间。

2. 判断一个单项链表是否形成了环形结构？和前面一样，如果走的快的指针追上了走的慢的指针，那么链表就是环形链表；如果走的快的指针走到了链表的末尾都没有追上第一个指针，那么链表就不是环形链表。

举一反三

当用一个指针来遍历链表不能解决问题的时候，可以尝试用两个指针来遍历链表。可以让其中的一个链表遍历的快些（比如一次走两步）或者先走若干步。