力扣hot100题解（python版29-32题）

29、删除链表的倒数第N个结点

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]

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示例 2：

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

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示例 3：

输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

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思路解答：

1. 使用两个指针 fast 和 slow，初始时都指向头节点。
2. 让 fast 先向前移动 n+1 步，这样 fast 和 slow 之间相隔 n 个节点。
3. 接着同时移动 fast 和 slow，直到 fast 到达链表末尾，此时 slow 就指向要删除节点的前一个节点。
4. 修改指针，将 slow.next 指向 slow.next.next，即删除倒数第 n 个节点。

def removeNthFromEnd(self, head: Optional[ListNode], n: int) -> Optional[ListNode]:

    dummy = ListNode(0)
    dummy.next = head
    fast = dummy
    slow = dummy

    # 让 fast 先向前移动 n+1 步
    for _ in range(n + 1):
        fast = fast.next

    # 同时移动 fast 和 slow
    while fast is not None:
        fast = fast.next
        slow = slow.next

    # 删除倒数第 n 个节点
    slow.next = slow.next.next

    return dummy.next

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30、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]

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示例 2：

输入：head = []
输出：[]

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示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

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提示：

• 链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
• 0 <= Node.val <= 100

思路解答：

1、递归的终止条件是当前节点或者下一个节点为空。

2、交换当前节点和下一个节点，然后递归地交换剩余的节点。

3、返回交换后的头节点。

def swapPairs(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:

        if not head or not head.next:
            return head

        # 交换当前节点和下一个节点
        next_node = head.next
        head.next = swapPairs(next_node.next)
        next_node.next = head

        return next_node

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31、K个一组翻转链表

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

示例 1：

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

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示例 2：

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

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提示：

• 链表中的节点数目为 n
• 1 <= k <= n <= 5000
• 0 <= Node.val <= 1000

思路解答：

1. 递归函数：
   • 定义了一个递归函数 reverseLinkedList(head, k)，用于翻转以 head 开头的链表的前 k 个节点。
   • 在函数内部，首先向前移动 k 步，找到需要翻转的节点范围。
   • 如果找到了 k 个节点，递归调用函数翻转剩余部分，并将当前部分翻转后的头节点返回。
2. 翻转操作：
   • 在翻转操作中，使用迭代的方式将当前 k 个节点进行翻转，然后将翻转后的部分连接起来。
3. 递归调用：
   • 在主函数中，直接调用递归函数 reverseLinkedList(head, k)，开始处理整个链表。
4. 返回结果：
   • 最终返回处理完整个链表后的头节点。

def reverseKGroup(self, head: Optional[ListNode], k: int) -> Optional[ListNode]:
    def reverseLinkedList(head, k):
        count = 0
        curr = head
        while curr and count < k:
            curr = curr.next
            count += 1
        if count == k:
            reversed_head = reverseLinkedList(curr, k)
            while count > 0:
                next_node = head.next
                head.next = reversed_head
                reversed_head = head
                head = next_node
                count -= 1
            head = reversed_head

        return head

    return reverseLinkedList(head, k)

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32、随机链表的复制

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。

例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

• val：一个表示 Node.val 的整数。
• random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。

你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

示例 1：

输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

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示例 2：

输入：head = [[1,1],[2,1]]
输出：[[1,1],[2,1]]

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示例 3：

输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]

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提示：

• 0 <= n <= 1000
• -104 <= Node.val <= 104
• Node.random 为 null 或指向链表中的节点。

思路解答：

1. 第一次遍历：创建一个哈希表 node_map，并在遍历的过程中，将原节点和对应的新节点存储在哈希表中。
2. 第二次遍历：根据原节点的指针关系，更新新节点的指针关系，包括 next 指针和 random 指针。
3. 最后返回哈希表中存储的头节点对应的新节点，即深拷贝后的链表头。

def copyRandomList(self, head: Optional[Node]) -> Optional[Node]:
    if not head:
        return None

    # 创建哈希表用于存储原节点和新节点的对应关系
    result_map = {}

    # 第一次遍历，复制节点并存储到哈希表
    curr = head
    while curr:
        result_map[curr] = Node(curr.val)
        curr = curr.next

    # 第二次遍历，处理新节点的指针关系
    curr = head
    while curr:
        if curr.next:
            result_map[curr].next = result_map[curr.next]
        if curr.random:
            result_map[curr].random = result_map[curr.random]
        curr = curr.next

    return result_map[head]

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