链表的实际应用

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1. 删除链表中等于给定值 val 的所有节点。

链接:203. 移除链表元素 - 力扣(Leetcode)

假设:我们有这么个链表:

我们需要删除所有date域为key的结点。

假设key为4:

 思路(快慢指针):

1. 我们设置两个指针,一个叫做fast,用于与date域进行判断;另一个叫做slow,用于将所有的链表串联。fast指向head.next;slow指向slow。

2. fast先走,判断date域中的的值和key的对比结果。如果结果为不相等,那么slow和fast一起向后走一步;

 如果结果相等:

将fast.next 赋给slow.next ,用于跳过这个指针。

 

继续向后走:

我们可以知道直到fast为null时,我们就结束了。 

3. 考虑特殊情况;1. 我们的fast是指向第二个结点的,可能只有单个结点;2. 我们的思路没有考虑头结点的date域为key的情况。

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int key) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head.next;
        while(fast != null) {
            if(fast.date== key) {
                slow.next = fast.next;
            } else {
                slow = fast;
            }
            fast = fast.next;
        }
      
        return head;
    }
}

 我们还缺少一段代码:

 if(head.date== key) {
            head = head.next;
        }

对于这段代码放在哪里也需要考虑,如果放在循环之前,那么会有漏掉一个结点的情况,我们来测试一下。

假设key为2:

 判断head.date 是否与key相等,结果为真,那么

 我们新的head结点的date域还是2,这种情况下是不能解决问题的。

我们可以试着先不管head结点,把其他的结点全部排序好,最后再来处理head结点,所以我们可以把该段代码放在循环之后:

class Solution {
    public ListNode removeElements(ListNode head, int key) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head.next;
        while(fast != null) {
            if(fast.date== key) {
                slow.next = fast.next;
            } else {
                slow = fast;
            }
            fast = fast.next;
        }
        if(head.date== key) {
            head = head.next;
        }
        return head;
    }
}

我们来看看结果如何:

 2. 反转一个单链表。

链接:206. 反转链表 - 力扣(Leetcode)

假设链表为:

我们的最终目的是变成: 

 我们的思路有很多,但是我们要求只遍历一遍就将链表翻转。

我们有一个最简单的思路,头变尾,尾变头:

将head结点的next变为null;

 

 将第二个结点变为新的head结点原来的head结点接到新的head结点,后面的所有结点也如此。

具体思路:

1. 先创建一个 cur 结点保存 head.next,再将head结点的next域置为null;

  2. 创建一个curNext结点,用于保存cur.next ;将head的地址保存到cur.next 中,

  3.  将cur赋给head,将curNext赋给cur:

4. 重复2 3 两步操作:

 直到cur 为 null。

 当然我们还需要考虑特殊情况如果head为null,那么直接返回null即可,如果只有head一个结点,那么我们返回head。

 代码如下:

class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        if (head.next == null) {
            return head;
        }
        ListNode cur = head.next;
        head.next = null;
        while (cur != null) {
            ListNode curNext = cur.next;
            cur.next = head;
            head = cur;
            cur = curNext;
        }
        return head;
    }
}

结果如下:

 3. 给定一个带有头结点 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。

链接:876. 链表的中间结点 - 力扣(Leetcode)

这题很简单,分析如下:

设置两个指针,一个fast,一个slow,我们要找到中间结点,如果是单数比如5,我们的中间结点元素的下表应该为2,恰好为正中间。如果是双数,比如4,中间结点的下标为:4 / 2 = 2。

那么思路就有了:

快指针fast每次走2步,慢指针slow每次走1步,当fast走到末尾时slow正好走到中间。

代码:

class Solution {
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        ListNode prve = head;
        ListNode cur = head;
        while(prve != null && prve.next != null) {
            prve = prve.next.next;
            cur = cur.next;
        }
        return cur;
    }
}

结果:

我们这一题的目的是为了引出下一题:

输入一个链表,输出该链表中倒数第k个结点

4. 输入一个链表,输出该链表中倒数第k个结点

链接:链表中倒数第k个结点_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

在上一题的基础上,我们去找倒数第k个结点:

思路(快慢指针):

 我们先让fast跑到k-1步;为什么是走k-1步呢?我们找中间结点堆成,无论是单数结点,还是双数结点;比如4,找倒数第二个结点,fast先走1步,然后再fast和slow一起一步步走,fast走到最后一个,slow恰好走到目标结点。

因为与目标结点相对称的结点,恰好距离fast k - 1 步。

测试:假设上图中目标结点为倒数第二个结点:

fast先走2-1 步

 接下来fast和slow一起走:

 当fast走到末尾时,slow恰好走到目标结点:

 当然不能忘记特殊情况,如果k不合理或者,head为空时需要单独处理:

代码如下:

public class Solution {
    public ListNode FindKthToTail(ListNode head,int k) {
        if (k <= 0 || head == null ) {
            return null;
        }
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while (k - 1 != 0) {
            fast = fast.next;
            if(fast == null) {
                return null;
            }
            k--;
        }
        while (fast.next != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }
}

 结果如下: