【C语言】初阶数据结构相关习题（二）

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今日语录：知识是从刻苦劳动中得来的，任何成就都是刻苦劳动的结果。——宋庆龄

🎄一、链表内指定区间翻转

题目描述：链表内指定区间翻转

解题思路：
1.首先处理特殊情况，如果m == n 时，说明反转的区间只有一个节点，无需进行任何操作，直接返回原链表的头节点 head。

2.创建一个虚拟头节点 ret，并将其 next 指针指向链表的头节点 head。
（虚拟头节点的作用是简化边界情况的处理，例如当反转区间包括头节点时，可以避免复杂的头插操作。）

3.使用两个指针 pm 和 pn。pn 用于定位反转区间的前一个节点，pm 用于定位反转区间的起始节点。

4.通过第一个for循环，可以将pm指向第m个节点，pn指向第m - 1个节点。

5.再通过使用第二个 for 循环，从第 m 个节点开始，逐个反转节点，直到第 n 个节点。

6.最后返回虚拟头结点的下一个节点即（ret -> next）即反转后的链表的头节点。

代码实现：

struct ListNode* reverseBetween(struct ListNode* head, int m, int n ) 
{struct ListNode* ret = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));ret->next = head;struct ListNode* pm = ret;struct ListNode* pn = head;if(m == n){return head;}for(int i = 0;i < m;i++){pn = pm;pm = pm->next;}for(int i = m;i < n;i++){struct ListNode* mid = pm->next;pm->next = mid->next;mid->next = pn->next;pn->next = mid;}return ret->next;
}

🎉二、从链表中删去总和值为零的节点

题目描述：从链表中删去总和值为零的节点

解题思路：
1.首先创建一个虚拟头节点 ret，并将其 next 指针指向链表的头节点 head。

2.使用一个指针 prev 从虚拟头节点开始遍历链表。
（prev 的作用是记录当前需要检查的子链表的起始节点的前一个节点）

3.使用两个循环，外层循环用于遍历链表，内层循环负责检查子链表的和是否为0。

4.两层循环都结束后，返回虚拟头节点 ret 的下一个节点（ret->next），即处理后的链表的头节点。

代码实现：

struct ListNode* removeZeroSumSublists(struct ListNode* head) {struct ListNode* ret = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));ret->next = head;struct ListNode* prev = ret;while(prev){int sum = 0;//内部计算结果struct ListNode* cur = prev->next;while(cur){sum -= cur->val;if(sum == 0){prev->next = cur->next;}cur = cur->next;}prev = prev->next;}return ret->next;
}

🚀三、链表求和

题目描述：链表求和

解题思路：
1.检查输入是否合法，如果l1和l2都为空，那么直接返回0。

2.创建一个虚拟头节点 dummy，并初始化一个指针 cur 指向虚拟头节点。使用变量 count 表示进位。

3.使用 while 循环遍历两个链表，直到两个链表都为空。

4.在每次循环中，获取当前节点的值，创建一个新的节点 newnode，其值为 data，并将其连接到结果链表中。

5.如果l1不为空或者l2不为空，则还需进行判断，直到两个链表都为空时。

6.如果循环结束后，count 不为 0，说明还有进位需要处理。创建一个新的节点，其值为 count，并将其连接到结果链表的末尾。

代码实现：

struct ListNode* addTwoNumbers(struct ListNode* l1, struct ListNode* l2) {if(l1 && l2 == NULL){return 0;}struct ListNode* dummy = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));struct ListNode* cur = dummy;//进位int count = 0;while(l1 || l2){int val1 = (l1?l1->val:0);int val2 = (l2?l2->val:0);int sum = val1 + val2 + count;//获取个位int data = sum % 10;count = sum / 10;struct ListNode* newnode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));newnode->val = data;newnode->next = NULL;cur->next = newnode;cur = cur->next;if(l1){l1 = l1->next;}if(l2){l2 = l2->next;}}if(count){struct ListNode* newnode = (struct ListNode*)malloc(sizeof(struct ListNode));newnode->val = count;newnode->next = NULL;cur->next = newnode;}return dummy->next;
}

🏝️四、括号的最大嵌套深度

题目描述：括号的最大嵌套深度

解题思路：
1.首先创建三个变量：top用于记录当前括号的嵌套层数；count用于记录最大的嵌套深度；i用于遍历字符串的索引。

2.使用 while 循环遍历字符串，直到遇到字符串的结束符 ‘\0’。

3.遇到左括号时，top+1，使用fmax函数更新count，确保count始终处于记录最大嵌套的深度。

4.遇到右括号时，top–。

5.循环结束后，返回count即代表最大的嵌套深度。

代码实现：

int maxDepth(char* s) {int top = 0;int count = 0;int i = 0;while(s[i] != '\0'){if(s[i] == '('){top++;count = fmax(top,count);}else if(s[i] == ')'){top--;}i++;}return count;
}

🚘五、整理字符串

题目描述：整理字符串

解题思路：
1.首先创建三个变量，i用于遍历字符串的索引；len表示字符串的长度；top用于模拟栈的栈顶指针，初始值为-1，表示栈为空。

2.使用一个循环遍历字符串，每次将当前字符放入栈中。

3.检查栈顶的两个字符是否满足相邻且大小写不同的条件，如果满足则移除这两个字符，否则继续处理下一个字符。

4.循环结束后，栈中剩余的字符即为结果。

代码实现：

char* makeGood(char* s) {int i = 0;int len = strlen(s);int top = -1;for(i = 0;i<len;i++){s[++top] = s[i];if(top > 0){if(abs(s[top] - s[top - 1]) == 'a' - 'A'){top -= 2;}}}s[top + 1] = '\0';return s;
}

🏖️六、从根到叶的二进制数之和

题目描述：从根到叶的二进制数之和

解题思路：
1.首先处理特殊情况，如果当前节点为空，则返回0，表示没有路径。

2.若节点不为空，则将当前节点的值加入路径的二进制表示中。

3.如果当前节点是叶子节点，则返回当前路径的二进制值val。

4.如果当前节点不是叶子节点，递归计算左子树和右子树的路径和，并将结果相加。

5.最后在主函数中调用Count，从根节点开始，初始路径值为0。

代码实现：

//计算左右路径之和
int Count(struct TreeNode* root,int val)
{if(root == NULL){return 0;}val = (val<<1) + root->val;if(root->left == NULL && root->right == NULL){return val;}return Count(root->left,val) + Count(root->right,val);
}int sumRootToLeaf(struct TreeNode* root) {return Count(root,0);
}

⭐七、二叉树的坡度

题目描述：二叉树的坡度

解题思路：
1.使用一个辅助函数Count，用于计算以 root 为根的子树的所有节点值之和。

2.在使用一个辅助函数prevOrder，用于通过前序遍历计算整棵树的坡度，并将结果累加到 sum 中。

3.最后在主函数中定义一个变量ret，表示整棵树的坡度，通过调用prevOrder函数，从根节点开始计算整棵树的倾斜度。

4.最后返回坡度ret即可。

代码实现：

int Count(struct TreeNode* root)
{if(root == NULL){return 0;}return Count(root->left) + Count(root->right) + root->val;
}void prevOrder(struct TreeNode* root,int* sum)
{if(root == NULL){return;}int left = Count(root->left);int right = Count(root->right);(*sum) += abs(left - right);prevOrder(root->left,sum);prevOrder(root->right,sum);
}int findTilt(struct TreeNode* root) {int ret = 0;prevOrder(root,&ret);return ret;
}

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