LeetCode 热题 HOT 100:链表专题
LeetCode 热题 HOT 100:https://leetcode.cn/problem-list/2cktkvj/
文章目录
- 2. 两数相加
- 19. 删除链表的倒数第 N 个结点
- 21. 合并两个有序链表
- 23. 合并 K 个升序链表
- 141. 环形链表
- 142. 环形链表 II
- 148. 排序链表
- 160. 相交链表
- 206. 反转链表
- 234. 回文链表
2. 两数相加
题目链接:https://leetcode.cn/problems/add-two-numbers/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
实现步骤:
- 将两个链表看成是相同长度的进行遍历,如果一个链表较短则在前面补 0,比如:987 + 23 = 987 + 023 = 1010。
- 每一位计算的同时需要考虑上一位的进位问题,而当前位计算结束后同样需要更新进位值。
- 如果两个链表全部遍历完毕后,进位值为 1,则在新链表最前方添加节点。
class Solution {public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {ListNode pre = new ListNode(0);ListNode p1 = l1, p2 = l2, q = pre;int sign = 0;while(p1 != null || p2 != null){int sum = 0;if(p1 == null){sum = p2.val + sign;p2 = p2.next;}else if(p2 == null){sum = p1.val + sign;p1 = p1.next;}else{sum = p1.val + p2.val + sign;p1 = p1.next;p2 = p2.next;}sign = sum >= 10 ? 1 : 0; // 修改标志位ListNode node = new ListNode(sum % 10);q.next = node;q = q.next;}if(sign == 1){ListNode node = new ListNode(1);q.next = node;}return pre.next;}
}
19. 删除链表的倒数第 N 个结点
题目链接:https://leetcode.cn/problems/remove-nth-node-from-end-of-list/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
class Solution {public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {ListNode pre = new ListNode(0); // 伪头部节点pre.next = head;ListNode p, q;p = q = pre;int co = 0;while(q.next != null){ // 先让q指针先走n步,然后p指针再继续走if(++co > n){p = p.next;}q = q.next;}// 结束循环时,p指针指向倒数第N+1位p.next = p.next.next;// 注意避坑点:return head; 是存在问题的:当链表中只有一个元素时,p指针会进行删除后,head 还是指向原来的那个结点。return pre.next; }
}
21. 合并两个有序链表
题目链接:https://leetcode.cn/problems/merge-two-sorted-lists/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
class Solution {public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {ListNode res = new ListNode(0);ListNode p = res;while(list1 != null && list2 != null){if(list1.val < list2.val){p.next = list1;list1 = list1.next;}else{p.next = list2;list2 = list2.next;}p = p.next;}p.next = list1 == null ? list2 : list1;return res.next;}
}
23. 合并 K 个升序链表
题目链接:https://leetcode.cn/problems/merge-k-sorted-lists/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
class Solution {public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {ListNode head = null;for(int i = 0; i < lists.length; i ++){head = mergeTwoLists(head, lists[i]);}return head;}public ListNode mergeTwoLists(ListNode a, ListNode b){ListNode res = new ListNode(0);ListNode p = res;while(a!=null && b!=null){if(a.val < b.val){p.next = a;a = a.next;}else{p.next = b;b = b.next;}p = p.next;}p.next = a != null ? a : b;return res.next;}
}
141. 环形链表
题目链接:https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle/description/?envType=study-plan-v2&envId=top-100-liked
哈希表做法(时间复杂度较高):
public class Solution {public boolean hasCycle(ListNode head) {if(head == null){return false;}Set<ListNode> set = new HashSet(); // set 记录结点的地址while(head.next != null){if(set.contains(head)){return true;}set.add(head);head = head.next;}return false;}
}
快慢指针做法1:
public class Solution {public boolean hasCycle(ListNode head) {if(head == null){return false;}ListNode slow, fast;slow = head;fast = head.next;// slow 每次向前走一步,fast 每次向前走两步(可以任意多步)// 当存在环时,fast 由于走得快,会发生扣圈的情况,且最终与 slow 相遇// 当不存在环时,fast 可能在某次循环后,发生当前位置为空,或下一位置为空的两种情况,当然由于走的快,最终会返回false。// 总之,循环的结束条件,要么出现环 slow == fast,要么 fast 先一步为空! while(slow != fast && fast != null && fast.next != null){// 注意:fast != null 要先于fast.next != null 来判断,以防止控制帧异常slow = slow.next;fast = fast.next.next;}return slow == fast;}
}
快慢指针做法2(思路同下方“环形链表2”):
public class Solution {public boolean hasCycle(ListNode head) {ListNode slow = head, fast = head;while(true){if(fast==null || fast.next==null){return false;}slow = slow.next;fast = fast.next.next;if(slow==fast){return true;}}}
}
142. 环形链表 II
题目链接:https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle-ii/?envType=study-plan-v2&envId=top-100-liked
哈希表做法(时间复杂度较高):
public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {Set<ListNode> set = new HashSet<>();ListNode p = head;while(p!=null){if(set.contains(p)){return p;}set.add(p);p = p.next;}return null;}
}
快慢指针,实现思路如下:
- 设
fast
每次走两个节点,slow
每次走一个节点。环外有a
个结点,环内有b
个结点。 - 相遇时,
fast
走了f
步,slow
走了s
步。
①f = 2s
②f = s + nb
表示f
比s
多走了n*b
步,即n
圈。这样表示的原因在于扣圈。
化简得:f = 2nb, s = nb
- 设刚开始
slow
指针从开始到环的入口要走 k 步:k = a + nb (n = 0,1,2,…)
- 由于
s = n*b
,即已经走了n*b
步了,那么此时只需要再走a
步即可回到链表入环的起点。
public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {ListNode fast = head, slow = head;while(true){if(fast == null || fast.next == null){return null;}fast = fast.next.next;slow = slow.next;if(fast == slow){break;}}fast = head; // fast回到链表起点,与 slow 一同遍历 a 步while(slow != fast){slow = slow.next;fast = fast.next;}return fast;}
}
148. 排序链表
题目链接:https://leetcode.cn/problems/sort-list/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
使用优先队列模仿堆:
class Solution {public ListNode sortList(ListNode head) {PriorityQueue<ListNode> queue = new PriorityQueue<>((a, b) -> b.val-a.val); // 大顶堆while(head != null){queue.offer(head); // 从堆底插入head = head.next;}ListNode pre = new ListNode(0);while(!queue.isEmpty()){ListNode p = queue.poll(); // 出队列并调整堆p.next = pre.next; // 头插法倒序pre.next = p;}return pre.next;}
}
自顶向下归并排序1: 时间复杂度 O(nlogn),空间复杂度O(logn)
class Solution {public ListNode sortList(ListNode head) {return mergeSort(head, null);}// 归并排序// 将头指针和尾指针之前的元素进行排序,初始尾指针为null,即最后一个节点的下一个空节点public ListNode mergeSort(ListNode head, ListNode tail){if(head == tail){return head;}if(head.next == tail){ // 隔离出来单独结点head.next = null;return head;}ListNode slow, fast;slow = fast = head;while(fast != tail){slow = slow.next;fast = fast.next;if(fast != tail){fast = fast.next;}}ListNode mid = slow;ListNode l1 = mergeSort(head, mid); // 将 head 至 mid 之前的节点进行排序ListNode l2 = mergeSort(mid, tail); // 将 mid 至 tail 之前的节点进行排序return mergeList(l1, l2);}// 合并两个有序链表public ListNode mergeList(ListNode l1, ListNode l2){ListNode pre = new ListNode(0);ListNode p = pre;while(l1 != null && l2 != null){if(l1.val < l2.val){p.next = l1;l1 = l1.next;}else{p.next = l2;l2 = l2.next;}p = p.next;}p.next = l1 == null ? l2:l1;return pre.next;}
}
参考链接:https://leetcode.cn/problems/sort-list/solutions/492301/pai-xu-lian-biao-by-leetcode-solution/?envType=featured-list&envId=2cktkvj%3FenvType%3Dfeatured-list&envId=2cktkvj
自顶向下归并排序2:
class Solution {public ListNode sortList(ListNode head) {return mergeSort(head);}// 归并排序public ListNode mergeSort(ListNode head){if(head==null || head.next==null){return head;}ListNode slow = head; // 快慢指针ListNode fast = head.next;while(fast!=null && fast.next!=null){ // 查询中间节点slow = slow.next;fast = fast.next.next;}ListNode mid = slow.next; // 断链slow.next = null;ListNode l1 = mergeSort(head);ListNode l2 = mergeSort(mid);return mergeList(l1, l2);}// 合并两个有序链表public ListNode mergeList(ListNode l1, ListNode l2){ListNode pre = new ListNode(0);ListNode p = pre;while(l1 != null && l2 != null){if(l1.val < l2.val){p.next = l1;l1 = l1.next;}else{p.next = l2;l2 = l2.next;}p = p.next;}p.next = l1 == null ? l2:l1;return pre.next;}
}
自底向上排序: 时间复杂度 O(nlog),空间复杂度O(n)
class Solution {public ListNode sortList(ListNode head) {ListNode pre = new ListNode(0);pre.next = head;int len = getLength(head); // 获取长度for(int step = 1; step < len; step *=2){ //依次将链表分块的长度分为:1,2,4...ListNode curr = pre.next;ListNode p = pre;// p 用于链接每次分块的链表,如:第一次循环链接分块长度为1的链表,然后链接分块长度为2的链表while(curr != null){ListNode h1 = curr; // 第一块链表的头ListNode h2 = spilt(h1, step); // 第二块链表的头curr = spilt(h2, step); // 下次while循环的头,也是给到h1// 合并第一二块链表,下次while循环合并第三四块链表....ListNode res = mergeList(h1, h2);// 将合并后的链表链接起来,并将指针移到链表的最后一个节点,以链接下次的链表p.next = res;while(p.next!=null){p = p.next;}}}return pre.next;}// 分割链表,并返回后半段的链头public ListNode spilt(ListNode head, int step){if(head == null){return null;}ListNode p = head;for(int i = 1; i < step && p.next!=null; i ++){p = p.next;}ListNode right = p.next;p.next = null; // 切断连接return right;}// 求链表长度public int getLength(ListNode head){int co = 0;while(head!=null){co++;head = head.next;}return co;}// 合并两个升序链表public ListNode mergeList(ListNode l1, ListNode l2){ListNode pre = new ListNode(0);ListNode p = pre;while(l1 != null && l2 != null){if(l1.val < l2.val){p.next = l1;l1 = l1.next;}else{p.next = l2;l2 = l2.next;}p = p.next;}p.next = l1 == null ? l2:l1;return pre.next;}
}
160. 相交链表
题目链接:https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-linked-lists/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
实现步骤:
- 设不是公共部分的节点数分别是
a、b
,公共节点数为n
。 - 如果有公共节点,则当
p1
遍历完a+n
个节点时,再在另一个链表的头部遍历b
个节点时,必相交。原因在于此时p2
遍历了b+n+a
个结点。 - 如果没有公共节点部分,那么
p1
与p2
经历了上文的步骤后,都会为null
,null==null
为true
。
因此跳出循环,要么null == null
,要么都不为空找到了公共节点。
public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {ListNode p1 = headA;ListNode p2 = headB;while(p1 != p2){p1 = p1 == null ? headB : p1.next;p2 = p2 == null ? headA : p2.next;}return p1;}
}
206. 反转链表
题目链接:https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
class Solution {public ListNode reverseList(ListNode head) {ListNode pre = new ListNode(0);ListNode p = head;while(p!=null){ListNode q = p.next;p.next = pre.next;pre.next = p;p = q;}return pre.next;}
}
234. 回文链表
题目链接:https://leetcode.cn/problems/palindrome-linked-list/?envType=featured-list&envId=2cktkvj?envType=featured-list&envId=2cktkvj
class Solution {public boolean isPalindrome(ListNode head) {Deque<ListNode> stack = new LinkedList<>();ListNode p = head;while(p!=null){stack.push(p);p = p.next;}while(head != null){p = stack.pop();if(p.val != head.val){return false;}head = head.next;}return true;}
}
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