力扣链表算法(c++)（代码随想录链表部分）_力扣代码

文章一部分内容和图片引用代码随想录和力扣官方题解。

链表算法（C++）

链表

链表是一种通过指针串联在一起的线性结构，每一个节点由两部分组成，一个是数据域一个是指针域（存放指向下一个节点的指针），最后一个节点的指针域指向null（空指针的意思）。

链表的入口节点称为链表的头结点也就是head。

定义链表节点方式

// 单链表
struct ListNode {
    int val;  // 节点上存储的元素
    ListNode *next;  // 指向下一个节点的指针
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}  // 节点的构造函数
};
1
2
3
4
5
6

如果不定义链表的构造函数，C++会自动生成一个无参的构成函数，在初始化的时候就不能直接给变量赋值。

性能分析

数组在定义的时候，长度就是固定的，如果想改动数组的长度，就需要重新定义一个新的数组。

链表的长度可以是不固定的，并且可以动态增删， 适合数据量不固定，频繁增删，较少查询的场景。

203.移除链表元素

力扣题目链接(opens new window)

题意：删除链表中等于给定值 val 的所有节点。

示例 1：
输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：
输入：head = [], val = 1
输出：[]

示例 3：
输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

链表操作的两种方式：

• 直接使用原来的链表来进行删除操作。
• 设置一个虚拟头结点在进行删除操作。

使用原来的链表来进行删除操作，只要将头结点向后移动一位就可以，这样就从链表中移除了一个头结点。

以一种统一的逻辑来移除 链表的节点可以通过设置虚拟头结点的方式。

设置虚拟头结点

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        ListNode* dHead = new ListNode(0);  // 设置一个虚拟头结点
        dHead->next = head; 
        ListNode* cur = dHead;
        while(cur->next != NULL){
            if(cur->next->val == val){
                ListNode* temp = cur->next;
                cur->next = cur->next->next;
                delete temp;
            }else{
                cur = cur->next;
            }
        
        }
        head=dHead->next;
        delete dHead; //删除虚拟头结点
        return head;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

707.设计链表

力扣题目链接(opens new window)

题意：

在链表类中实现这些功能：

• get(index)：获取链表中第 index 个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
• addAtHead(val)：在链表的第一个元素之前添加一个值为 val 的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。
• addAtTail(val)：将值为 val 的节点追加到链表的最后一个元素。
• addAtIndex(index,val)：在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val 的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。如果index小于0，则在头部插入节点。
• deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第 index 个节点。

class MyLinkedList {
public:
    // 定义链表节点结构体
    struct LinkedNode {
        int val;
        LinkedNode* next;
        LinkedNode(int val):val(val), next(nullptr){}
    };

    // 初始化链表
    MyLinkedList() {
        _dummyHead = new LinkedNode(0); // 这里定义的头结点 是一个虚拟头结点，而不是真正的链表头结点
        _size = 0;
    }

    // 获取到第index个节点数值，如果index是非法数值直接返回-1， 注意index是从0开始的，第0个节点就是头结点
    int get(int index) {
        if (index > (_size - 1) || index < 0) {
            return -1;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead->next;
        while(index--){ // 如果--index 就会陷入死循环
            cur = cur->next;
        }
        return cur->val;
    }

    // 在链表最前面插入一个节点，插入完成后，新插入的节点为链表的新的头结点
    void addAtHead(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        newNode->next = _dummyHead->next;
        _dummyHead->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 在链表最后面添加一个节点
    void addAtTail(int val) {
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(cur->next != nullptr){
            cur = cur->next;
        }
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 在第index个节点之前插入一个新节点，例如index为0，那么新插入的节点为链表的新头节点。
    // 如果index 等于链表的长度，则说明是新插入的节点为链表的尾结点
    // 如果index大于链表的长度，则返回空
    // 如果index小于0，则置为0，作为链表的新头节点。
    void addAtIndex(int index, int val) {
        if (index > _size) {
            return;
        }
	if (index < 0) {
            index = 0;
        }
        LinkedNode* newNode = new LinkedNode(val);
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur->next;
        }
        newNode->next = cur->next;
        cur->next = newNode;
        _size++;
    }

    // 删除第index个节点，如果index 大于等于链表的长度，直接return，注意index是从0开始的
    void deleteAtIndex(int index) {
        if (index >= _size || index < 0) {
            return;
        }
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while(index--) {
            cur = cur ->next;
        }
        LinkedNode* tmp = cur->next;
        cur->next = cur->next->next;
        delete tmp;
        _size--;
    }

    // 打印链表
    void printLinkedList() {
        LinkedNode* cur = _dummyHead;
        while (cur->next != nullptr) {
            cout << cur->next->val << " ";
            cur = cur->next;
        }
        cout << endl;
    }
private:
    int _size;
    LinkedNode* _dummyHead;

};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96

206.反转链表

力扣题目链接

题意：反转一个单链表。

示例: 输入: 1->2->3->4->5->NULL 输出: 5->4->3->2->1->NULL

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        ListNode* pre = NULL;
        ListNode* cur = head;
        ListNode* temp;
        while(cur){
            temp = cur->next;
            cur->next = pre;
            pre = cur;
            cur = temp;
        }
        return pre;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

首先定义一个cur指针，指向头结点，再定义一个pre指针，初始化为null。

然后就要开始反转了，首先要把 cur->next 节点用tmp指针保存一下。

最后，cur 指针已经指向了null，循环结束，链表也反转完毕了。

此时我们return pre指针就可以了，pre指针就指向了新的头结点。

总结

双指针，注意空的情况，循环的时候要用一个空结点保存。

24. 两两交换链表中的节点

力扣题目链接

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]
1
2

示例 2：

输入：head = []
输出：[]
1
2

示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]
1
2

迭代法

使用虚拟头结点，使逻辑相似。

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dHead = new ListNode(0);
        dHead->next = head;
        ListNode* pre = dHead;
        while(pre->next !=nullptr && pre->next->next != nullptr){ //非空结点  只有一个节点
            ListNode* temp1 = pre->next;
            ListNode* temp2 = pre->next->next->next;

            pre->next = temp1->next;
            pre->next->next = temp1;
            pre->next->next->next = temp2;

            pre=pre->next->next;
        }
        return dHead->next;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

递归法

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
       if (head == nullptr || head->next == nullptr) {
            return head;
        }
        ListNode* newHead = head->next;
        head->next = swapPairs(newHead->next);
        newHead->next = head;
        return newHead;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

返回值：交换完成的子链表
调用单元：设需要交换的两个点为 head 和 next，head 连接后面交换完成的子链表，next 连接 head，完成交换
终止条件：head 为空指针或者 next 为空指针，也就是当前无节点或者只有一个节点，无法进行交换

19.删除链表的倒数第N个节点

力扣题目链接(opens new window)

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。

进阶：你能尝试使用一趟扫描实现吗？

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]

双指针的经典应用，如果要删除倒数第n个节点，让fast移动n步，然后让fast和slow同时移动，直到fast指向链表末尾。删掉slow所指向的节点就可以了。

class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dHead = new ListNode(0);
        dHead->next = head;
        ListNode* fast = dHead;
        ListNode* slow = dHead;
        while(n-- && fast !=nullptr){
            fast = fast->next;
        }
        while(fast->next !=nullptr){
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }
        slow->next = slow->next->next;
        return dHead->next;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

面试题 02.07. 链表相交

力扣题目链接

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 。

---

求两个链表交点节点的指针。因为题目表述的是交点不是数值相等，而是指针相等，因此不用在意数值上的相等，只用比较指针是否相同（curA == curB）

求出两个链表的长度，并求出两个链表长度的差值，然后让curA移动到，和curB 末尾对齐的位置.(本质上是假定存在交点)

比较curA和curB是否相同，如果不相同，同时向后移动curA和curB，如果遇到curA == curB，则找到交点。

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* curA=headA;
        ListNode* curB=headB;
        int lengthA =0;
        int lengthB = 0;
        while(curA!=NULL){
            lengthA++;
            curA=curA->next;
        }
        while(curB!=NULL){
            lengthB++;
            curB=curB->next;
        }
        curA =headA;
        curB = headB;
        if(lengthA <lengthB){
            swap(curA,curB);
            swap(lengthA,lengthB);
        }
        int s =lengthA-lengthB;
        while(s--){
            curA=curA->next;
        }
        while(curA!=NULL){
            if(curA == curB){
                return curA;
            }
            curA=curA->next;
            curB=curB->next;
        }
        return NULL;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35

总结

哈希好用，题目有些绕。

142.环形链表II

力扣题目链接(opens new window)

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

为了表示给定链表中的环，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。

说明：不允许修改给定的链表。

1.判断链表是否环

快慢指针，如果相遇，则必定有环。（一个快，一个慢，相遇了肯定是快的又回去了）

2.如果有环，如何找到这个环的入口

从头结点出发一个指针，从相遇节点也出发一个指针，这两个指针每次只走一个节点， 那么当这两个指针相遇的时候就是 环形入口的节点。

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。 如图所示：

那么相遇时： slow指针走过的节点数为: x + y， fast指针走过的节点数：x + y + n (y + z)，n为fast指针在环内走了n圈才遇到slow指针， （y+z）为 一圈内节点的个数A。

因为fast指针是一步走两个节点，slow指针一步走一个节点， 所以 fast指针走过的节点数 = slow指针走过的节点数 * 2：

(x + y) * 2 = x + y + n (y + z)

两边消掉一个（x+y）: x + y = n (y + z)

因为要找环形的入口，那么要求的是x，因为x表示 头结点到 环形入口节点的的距离。

所以要求x ，将x单独放在左面：x = n (y + z) - y ,

再从n(y+z)中提出一个 （y+z）来，整理公式之后为如下公式：x = (n - 1) (y + z) + z 注意这里n一定是大于等于1的，因为 fast指针至少要多走一圈才能相遇slow指针。

先拿n为1的情况来举例，意味着fast指针在环形里转了一圈之后，就遇到了 slow指针了。

当 n为1的时候，公式就化解为 x = z，

这就意味着，从头结点出发一个指针，从相遇节点 也出发一个指针，这两个指针每次只走一个节点， 那么当这两个指针相遇的时候就是 环形入口的节点。

也就是在相遇节点处，定义一个指针index1，在头结点处定一个指针index2。

让index1和index2同时移动，每次移动一个节点， 那么他们相遇的地方就是 环形入口的节点。

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(fast!=NULL && fast->next!=NULL){ //fast!=NULL 在前，
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            
            if(fast == slow){
                ListNode* i = head;
                ListNode* j = fast;
                while(i !=j){
                    i=i->next;
                    j=j->next;
                }
                return i;
            }
        }
        return NULL;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22