牛客题解 | 链表中倒数最后k个结点

我们无法逆序遍历链表，就很难得到链表的倒数第 $k$ 个元素，那我们可以试试反过来考虑，如果当前我们处于倒数第 $k$ 的位置上，即距离链表尾的距离是 $k$ ，那我们假设双指针指向这两个位置，二者同步向前移动，当前面个指针到了链表头的时候，两个指针之间的距离还是 $k$ 。虽然我们没有办法让指针逆向移动，但是我们刚刚这个思路却可以正向实施。

具体做法：

step 1：准备一个快指针，从链表头开始，在链表上先走 $k$ 步。
step 2：准备慢指针指向原始链表头，代表当前元素，则慢指针与快指针之间的距离一直都是 $k$ 。
step 3：快慢指针同步移动，当快指针到达链表尾部的时候，慢指针正好到了倒数 $k$ 个元素的位置。

图示：
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Java实现代码：

import java.util.*;
public class Solution {
    public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) {
        int n = 0;
        ListNode fast = pHead; 
        ListNode slow = pHead;
        //快指针先行k步
        for(int i = 0; i < k; i++){  
            if(fast != null)
                fast = fast.next;
            //达不到k步说明链表过短，没有倒数k
            else 
                return slow = null;
        }
        //快慢指针同步，快指针先到底，慢指针指向倒数第k个
        while(fast != null){ 
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }
}

C++实现代码：

class Solution {
public:
    ListNode* FindKthToTail(ListNode* pHead, int k) {
        ListNode* fast = pHead; 
        ListNode* slow = pHead;
        //快指针先行k步
        for(int i = 0; i < k; i++){  
            if(fast != NULL)
                fast = fast->next;
            //达不到k步说明链表过短，没有倒数k
            else 
                return slow = NULL;
        }
        //快慢指针同步，快指针先到底，慢指针指向倒数第k个
        while(fast != NULL){ 
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        return slow;
    }
};

Python代码实现：

class Solution:
    def FindKthToTail(self , pHead , k ):
        fast = pHead
        slow = pHead
        #快指针先行k步
        for i in range(0,k): 
            if fast != None:
                fast = fast.next
            #达不到k步说明链表过短，没有倒数k
            else: 
                return None
        #快慢指针同步，快指针先到底，慢指针指向倒数第k个
        while fast:
            fast = fast.next
            slow = slow.next
        return slow

复杂度分析：

时间复杂度： $O (n)$ ，总共遍历 $n$ 个链表元素
空间复杂度： $O (1)$ ，常数级指针变量，无额外辅助空间使用

方法二：先找长度再找最后k（扩展思路）

思路：

链表不能逆向遍历，也不能直接访问。但是对于倒数第 $k$ 个位置，我们只需要知道是正数多少位还是可以直接遍历得到的。

具体做法：

step 1：可以先遍历一次链表找到链表的长度。
step 2：然后比较链表长度是否比 $k$ 小，如果比 $k$ 小返回一个空节点。
step 3：如果链表足够长，则我们从头节点往后遍历 $n - k$ 次即可找到所求。

Java实现代码：

import java.util.*;
public class Solution {
    public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) {
        int n = 0;
        ListNode p = pHead;
         //遍历链表，统计链表长度
        while(p != null){
            n++;
            p = p.next;
        }
        //长度过小，返回空链表
        if(n < k) 
            return null;
        p = pHead;
        //遍历n-k次
        for(int i = 0; i < n - k; i++) 
            p = p.next;
        return p;
    }
}

C++实现代码：

class Solution {
public:
    ListNode* FindKthToTail(ListNode* pHead, int k) {
        int n = 0;
        ListNode* p = pHead;
        //统计链表长度
        while(p != NULL){ 
            n++;
            p = p->next;
        }
        //长度过小，返回空链表
        if(n < k) 
            return NULL;
        p = pHead;
        //遍历n-k次
        for(int i = 0; i < n - k; i++) 
            p = p->next;
        return p;
    }
};

Python代码实现：

class Solution:
    def FindKthToTail(self , pHead , k ):
        n = 0
        p = pHead
        #统计链表长度
        while p: 
            n = n + 1
            p = p.next
        #长度过小，返回空链表
        if n < k: 
            return None
        p = pHead
        #遍历n-k次
        for i in range(n-k): 
            p = p.next
        return p