代码随想录算法训练营第四天|24.两两交换链表中的节点，19.删除链表的倒数第N个节点，面试题02.07. 链表相交，142.环形链表II

最新推荐文章于 2024-12-10 14:22:49 发布

unicorn0927

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文章标签：面试开发语言算法 python c++

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_72770304/article/details/135881281

版权

本文介绍了如何在链表中进行两两交换节点、删除倒数第N个节点，以及解决链表相交和环形链表问题的算法，包括使用虚拟头节点和快慢指针技巧。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

链表part02！

24.两两交换链表中的节点

19.删除链表的倒数第N个节点

面试题 02.07. 链表相交

142.环形链表II

24.两两交换链表中的节点

给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

示例 1：
输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]
示例 2：
输入：head = []
输出：[]
示例 3：
输入：head = [1]
输出：[1]

运用虚拟头节点：dummy_node
画模拟图：

判断终止条件：偶数个节点，current->next为NULL时终止；奇数个节点时，curr->next->next为NULL时终止。（注意：current->next != nullptr && current->next->next != nullptr两者的顺序不能改变，否则先执行current->next->next时会报错）

C++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode *dummy_node = new ListNode(0);
        dummy_node->next = head;
        ListNode *current;
        current = dummy_node;

        while(current->next != nullptr && current->next->next != nullptr){
            ListNode *temp1 = current->next;
            ListNode *temp2 = current->next->next->next;
            current->next = current->next->next;
            current->next->next = temp1;
            temp1->next = temp2;
            current = current->next->next;
        }
        head = dummy_node->next;
        delete dummy_node;
        return head;
    }
};

python

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def swapPairs(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        dummy_node = ListNode(next=head)
        current = dummy_node
        while current.next != None and current.next.next != None:
            temp1 = current.next
            temp2 = current.next.next.next
            current.next = current.next.next
            current.next.next = temp1
            temp1.next = temp2
            current = current.next.next
        return dummy_node.next

19.删除链表的倒数第N个节点

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

示例 1：
输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]
示例 2：
输入：head = [1], n = 1
输出：[]
示例 3：
输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

方案一：

先用一个循环获得链表的总长度m
从dummy_node出发向后移动n-m个节点后正好指向要删除节点的前一个
进行删除节点操作

C++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode *dummy_node = new ListNode(0);
        dummy_node->next = head;
        ListNode *count = dummy_node;
        ListNode *current = dummy_node;
        int m = 0;
        while(count->next){
            count = count->next;
            m++;
        }
        for(int i=0;i<m-n;i++){
            current = current->next;
        }
        current->next = current->next->next;
        head = dummy_node->next;
        delete dummy_node;
        return head;
    }
};

python

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def removeNthFromEnd(self, head: Optional[ListNode], n: int) -> Optional[ListNode]:
        dummy_node = ListNode(next=head)
        count = dummy_node
        current = dummy_node
        m = 0
        while count.next:
            count = count.next
            m += 1
        for i in range(m-n):
            current = current.next
        current.next = current.next.next
        return dummy_node.next

方案二：（快慢指针）

定义fast指针和slow指针，初始值为虚拟头结点

fast首先走n + 1步，为什么是n+1呢，因为只有这样同时移动的时候slow才能指向删除节点的上一个节点（方便做删除操作）
fast和slow同时移动，直到fast指向末尾
删除节点

还是蛮妙的，没想到

C++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummy_node = new ListNode(0);
        dummy_node->next = head;
        ListNode* slow = dummy_node;
        ListNode* fast = dummy_node;
        n++;
        while(n-- && fast != NULL) {
            fast = fast->next;
        }
        while (fast != NULL) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        slow->next = slow->next->next; 
        return dummy_node->next;
    }
};

python

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def removeNthFromEnd(self, head: Optional[ListNode], n: int) -> Optional[ListNode]:
        dummy_node = ListNode(next=head)
        # 创建两个指针，慢指针和快指针，并将它们初始化为虚拟节点
        slow = fast = dummy_node
        # 快指针比慢指针快 n+1 步
        for i in range(n+1):
            fast = fast.next
        # 移动两个指针，直到快速指针到达链表的末尾
        while fast:
            slow = slow.next
            fast = fast.next

        slow.next = slow.next.next
        return dummy_node.next

面试题 02.07. 链表相交

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

题目数据保证整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。

示例 1：
输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at '8'
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,0,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。
示例 2：
输入：intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at '2'
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [0,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

思路：

求出链表A,B的长度
令A的长度大于B，如果不是则互换标签
求出A,B链表的长度之差gap，将A链表的虚拟链表头向后移动gap长度
要注意！！！，交点不是数值相等，而是指针相等

python

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode:
        dummy_nodeA = ListNode(next = headA)
        dummy_nodeB = ListNode(next = headB)
        currentA = dummy_nodeA
        currentB = dummy_nodeB
        curA = dummy_nodeA
        curB = dummy_nodeB
        cntA = cntB = 0
        while currentA.next != None:
            currentA = currentA.next
            cntA += 1
        while currentB.next !=None:
            currentB = currentB.next
            cntB += 1
        if cntA < cntB:
            curA, curB = curB, curA
            cntA, cntB = cntB, cntA 
        gap = cntA - cntB
        for i in range(gap):
            curA = curA.next
        while curA.next != None:
            if curA.next==curB.next:
                return curA.next
            curA = curA.next
            curB = curB.next
        return None

C++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* curA = headA;
        ListNode* curB = headB;
        int lenA = 0, lenB = 0;
        while (curA != NULL) { // 求链表A的长度
            lenA++;
            curA = curA->next;
        }
        while (curB != NULL) { // 求链表B的长度
            lenB++;
            curB = curB->next;
        }
        curA = headA;
        curB = headB;
        // 让curA为最长链表的头，lenA为其长度
        if (lenB > lenA) {
            swap (lenA, lenB);
            swap (curA, curB);
        }
        // 求长度差
        int gap = lenA - lenB;
        // 让curA和curB在同一起点上（末尾位置对齐）
        while (gap--) {
            curA = curA->next;
        }
        // 遍历curA 和 curB，遇到相同则直接返回
        while (curA != NULL) {
            if (curA == curB) {
                return curA;
            }
            curA = curA->next;
            curB = curB->next;
        }
        return NULL;
    }
};

Python中交互可以直接这样写

curA, curB = curB, curA
cntA, cntB = cntB, cntA

C++中有swap函数

142.环形链表II

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。

示例 1：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
示例 2：
输入：head = [1,2], pos = 0
输出：返回索引为 0 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。
示例 3：
输入：head = [1], pos = -1
输出：返回 null
解释：链表中没有环。

判断是否有环

快慢指针法，分别定义 fast 和 slow 指针，从头结点出发，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点，如果 fast 和 slow指针在途中相遇，说明这个链表有环。

寻找环的入口

此时已经可以判断链表是否有环了，那么接下来要找这个环的入口了。

假设从头结点到环形入口节点的节点数为x。环形入口节点到 fast指针与slow指针相遇节点节点数为y。从相遇节点再到环形入口节点节点数为 z。

python

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        fast = head
        slow = head
        while fast != None and fast.next != None:
            fast = fast.next.next
            slow = slow.next
            if fast == slow:
                index1 = fast
                index2 = head
                while index1 != index2:
                    index1 = index1.next
                    index2 = index2.next
                return index1
        return None

C++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(fast != NULL && fast->next != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            if (slow == fast) {
                ListNode* index1 = fast;
                ListNode* index2 = head;
                while (index1 != index2) {
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                return index2; // 返回环的入口
            }
        }
        return NULL;
    }
};