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链表面试题_给定一个n的链表,m次操作。每次操作为下列操作之一。输出m次操作后的链表

给定一个n的链表,m次操作。每次操作为下列操作之一。输出m次操作后的链表

某本书上面说了,链表这个东西,实际用的并不多,但是可以提供很好的考察面试者编程技巧和思维能力的素材。这里总结一下,见过的面试题和对应的候选解法。

题一、给定单链表,检测是否有环。
使用两个指针p1,p2从链表头开始遍历,p1每次前进一步,p2每次前进两步。如果p2到达链表尾部,说明无环,否则p1、p2必然会在某个时刻相遇(p1==p2),从而检测到链表中有环。

http://ostermiller.org/find_loop_singly_linked_list.html

这篇文章讲了很多好的坏得相关算法。

题二、 给定两个单链表(head1, head2),检测两个链表是否有交点,如果有返回第一个交点。
如果head1==head2,那么显然相交,直接返回head1。
否则,分别从head1,head2开始遍历两个链表获得其长度len1与len2。假设len1>=len2,那么指针p1由head1开始向后移动len1-len2步。指针p2=head2,下面p1、p2每次向后前进一步并比较p1p2是否相等,如果相等即返回该结点,否则说明两个链表没有交点。

题三、 给定单链表(head),如果有环的话请返回从头结点进入环的第一个节点。
运用题一,我们可以检查链表中是否有环。
如果有环,那么p1p2重合点p必然在环中。从p点断开环,方法为:p1=p, p2=p->next, p->next=NULL。此时,原单链表可以看作两条单链表,一条从head开始,另一条从p2开始,于是运用题二的方法,我们找到它们的第一个交点即为所求。

也可以不断开环。设重合点为p3,从p3开始遍历这个环,同时从表头开始走,检查每步是否在那个环中。这个方法大概有nlogn。

使用快慢指针,第一次相遇,表明存在循环。继续快慢指针,第二次相遇,得到的iteration步长为环的长度。分别从相遇点和第一个节点出发,都是步长为1的指针,当相遇时,得到的iteration步长为环首的位置。

题四、只给定单链表中某个结点p(并非最后一个结点,即p->next!=NULL)指针,删除该结点。
办法很简单,首先是放p中数据,然后将p->next的数据copy入p中,接下来删除p->next即可。

题五、只给定单链表中某个结点p(非空结点),在p前面插入一个结点。
办法与前者类似,首先分配一个结点q,将q插入在p后,接下来将p中的数据copy入q中,然后再将要插入的数据记录在p中。

题六、给定单链表头结点,删除链表中倒数第k个结点。
使用两个节点p1,p2,p1初始化指向头结点,p2一直指向p1后第k个节点,两个结点平行向后移动直到p2到达链表尾部(NULL),然后根据p1删除对应结点。
题七、链表排序

链表排序最好使用归并排序算法。堆排序、快速排序这些在数组排序时性能非常好的算法,在链表只能“顺序访问”的魔咒下无法施展能力;但是归并排序却如鱼得水,非但保持了它O(nlogn)的时间复杂度,而且它在数组排序中广受诟病的空间复杂度在链表排序中也从O(n)降到了O(1)。真是好得不得了啊,哈哈。以上程序是递推法的程序,另外值得一说的是看看那个时间复杂度,是不是有点眼熟?对!这就是分治法的时间复杂度,归并排序又是divide and conquer。

double cmp(ListNode *p ,ListNode *q)

{return (p->keyVal - q->keyVal);}

ListNode* mergeSortList(ListNode *head)

{
ListNode *p, *q, *tail, *e;
int nstep = 1;
int nmerges = 0;
int i;
int psize, qsize;

if (head == NULL || head->next == NULL)
{return head;}
while (1)
{ p = head;
tail = NULL;
nmerges = 0;
while (p)
{ nmerges++; q = p; psize = 0;
for (i = 0; i < nstep; i++){
psize++;
q = q->next;
if (q == NULL)break;
}
qsize = nstep;
while (psize >0 || (qsize >0 && q))
{
if (psize == 0 ){e = q; q = q->next; qsize--;}

elseif (q == NULL || qsize == 0){e = p; p = p->next; psize--;}

elseif (cmp(p,q) <= 0){e = p; p = p->next; psize--;}

else{e = q; q = q->next; qsize--;}

if (tail != NULL){tail->next = e;}

else{head = e;}

tail = e;

}
p = q;

}
tail->next = NULL;
if (nmerges <= 1){return head;}
else{nstep <<= 1;}
}
}

题八、倒转单链表

给出非递归和递归解法:

#include <iostream>

using namespace std;

struct Node
{
int data;
Node* next;
}*head;

// 非递归写法
Node* InverseLinkedList(Node* head)
{
if(head == NULL)
return NULL;
Node* newHead = NULL;
while(head != NULL)
{
Node* nextNode = head->next;
head->next = newHead;
newHead = head;
head = nextNode;
}
return newHead;
}

// 递归写法
Node* InverseLinkedListRecur(Node* head)
{
if(head == NULL)
return NULL;
if(head->next == NULL)
return head;
Node* newHead = InverseLinkedListRecur(head->next);
Node *tmp = newHead;
while(tmp->next != NULL)
{
tmp = tmp->next;
}
tmp->next = head;
head->next = NULL;
return newHead;
}

int main()
{
// 构建链表 9->8->7->6->5->4->3->2->1->0->NULL
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
Node* node = new Node();
node->data = i;
node->next = head;
head = node;
}
head = InverseLinkedList(head);
Node *tmp = head;
while(head != NULL)
{
cout << head->data << " ";
head = head->next;
}
cout << endl;
head = InverseLinkedListRecur(tmp);
tmp = head;
while(head != NULL)
{
cout << head->data << " ";
head = head->next;
}
cout << endl;
while(tmp != NULL)
{
Node* next = tmp->next;
delete tmp;
tmp = next;
}
}
题九、两个有序链表的合并

有两个有序链表,各自内部是有序的,但是两个链表之间是无序的

  1. typedef struct node{
  2. int data;
  3. struct node * next;
  4. }* List;
  5. List mergeSortedLinkList(List list1, List list2)
  6. {
  7. List pList1,pList2,mergedList,pCurNode;
  8. if (list1 == NULL)
  9. {
  10. return list2;
  11. }
  12. if (list2 == NULL)
  13. {
  14. return list1;
  15. }
  16. pList1 = list1;
  17. pList2 = list2;
  18. mergedList = NULL;
  19. if (pList1==pList2)
  20. {
  21. mergedList = pList1;
  22. pList1 = pList1->next;
  23. pList2 = pList2->next;
  24. }
  25. else
  26. {
  27. if (pList1->data <= pList2->data)
  28. {
  29. mergedList = pList1;
  30. pList1 = pList1->next;
  31. }
  32. else
  33. {
  34. mergedList = pList2;
  35. pList2 = pList2->next;
  36. }
  37. }
  38. pCurNode = mergedList;
  39. while(pList1 && pList2)
  40. {
  41. if (pList1==pList2)
  42. {
  43. pCurNode->next = pList1;
  44. pCurNode = pList1;
  45. pList1 = pList1->next;
  46. pList2 = pList2->next;
  47. }
  48. else
  49. {
  50. if (pList1->data <= pList2->data)
  51. {
  52. pCurNode->next = pList1;
  53. pCurNode = pList1;
  54. pList1 = pList1->next;
  55. }
  56. else
  57. {
  58. pCurNode->next = pList2;
  59. pCurNode = pList2;
  60. pList2 = pList2->next;
  61. }
  62. }
  63. }
  64. pCurNode->next =pList1?pList1:pList2;
  65. return mergedList;
  66. }
  67. 题十、找出链表的中间元素
单链表的一个比较大的特点用一句广告语来说就是“不走回头路”,不能实现随机存取(random access)。如果我们想要找一个数组a的中间元素,直接a[len/2]就可以了,但是链表不行,因为只有a[len/2 - 1] 知道a[len/2]在哪儿,其他人不知道。因此,如果按照数组的做法依样画葫芦,要找到链表的中点,我们需要做两步(1)知道链表有多长(2)从头结点开始顺序遍历到链表长度的一半的位置。这就需要1.5n(n为链表的长度)的时间复杂度了。有没有更好的办法呢?有的。想法很简单:两个人赛跑,如果A的速度是B的两倍的话,当A到终点的时候,B应该刚到中点。这只需要遍历一遍链表就行了,还不用计算链表的长度。 
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