(4/60)两两交换链表结点、删除链表倒数第N个结点、链表相交、环形链表

两两交换链表结点

leetcode：24. 两两交换链表中的节点

迭代法

思路

第一步cur->next = cur->next->next

第二步cur->next->next = 原cur->next

第三步cur->next->next->next=原cur->next->next->next

注意用临时变量保存指针位置。

复杂度分析

时间复杂度：O(N)。

空间复杂度：O(1)。

注意点

1. 画图辅助理解。

代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode();
        dummyHead->next = head;
        ListNode* cur = dummyHead;

        ListNode* tmp=NULL;
        ListNode* tmp1=NULL;
        
        while(cur->next && cur->next->next){
            tmp = cur->next;
            tmp1 = cur->next->next->next;

            cur->next = cur->next->next;    // step1
            cur->next->next = tmp;          // step2
            cur->next->next->next = tmp1;   // step3

            cur = tmp;
        }

        return dummyHead->next;
    }
};

递归法

暂时没看懂，略。

---

删除链表倒数第N个结点

leetcode：19. 删除链表的倒数第 N 个结点

双指针法

思路

最大问题就是找倒数第N，通过快指针比慢指针多走N步，定位到倒数第N个结点的前一个结点，然后就是简单链表删除操作。

复杂度分析

时间复杂度：O(N)。

空间复杂度：O(1)。

注意点

略

代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // 双指针法
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode();
        dummyHead->next = head;
        ListNode* fast = dummyHead;
        ListNode* slow = dummyHead;
        n++;
        while( n-- && fast != NULL){
            fast = fast->next;
        }
        while(fast != NULL){
            slow = slow->next;
            fast = fast->next;
        }

        ListNode* tmp = slow->next;
        slow->next = slow->next->next;
        delete tmp;

        return dummyHead->next;
    }
};

---

链表相交

leetcode：面试题 02.07. 链表相交

两端对齐法

思路

对比指针是否相同来确定是否相交。

复杂度分析

时间复杂度：O(N)。

空间复杂度：O(1)。

注意点

略

代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        // 先算出各自长度
        // 根据长度尾端对齐，从前往后依次对比指针
        ListNode* curA = headA;
        ListNode* curB = headB;
        int lengthA = 0,lengthB = 0;
        while(curA){
            curA = curA->next;
            lengthA++;
        }
        while(curB){
            curB = curB->next;
            lengthB++;
        }
		
        // 根据长度尾端对齐
        curA = headA;
        curB = headB;
        int diff = lengthA-lengthB;
        if(lengthA > lengthB){	// 如果A较长，移动A指针
            while(diff--)
                curA = curA->next;
        }else{	// 如果B较长，移动B指针
            diff = -diff;
            while(diff--)
                curB = curB->next;
        }
		
        // 从前往后依次对比指针
        while(curA && curB){
            if(curA == curB)
                return curA;
            else{
                curA = curA->next;
                curB = curB->next;
            }
        }

        return NULL;
    }
};

---

环形链表

leetcode：142. 环形链表 II

快慢指针法

思路

数学证明就不赘述了，卡哥已经讲的很清楚。有两个核心问题：

1. 是否有环：快慢双指针遍历下去，指针相遇则有环。
2. 如果有环，如何定位入口：快慢指针相遇时，此时再在头结点、相遇结点设置两个指针向后遍历，两指针相遇的结点就是入口结点。

复杂度分析

时间复杂度：O(N)。快慢指针相遇前，指针走的次数小于链表长度，快慢指针相遇后，两个index指针走的次数也小于链表长度，总体为走的次数小于 2n。

空间复杂度：O(1)。

注意点

略

代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    // 快慢指针法
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        // 快慢双指针向后移动，当指针相同时相遇
        // 此时再从头和该点释放两个指针移动，相遇时的结点就是入口结点
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;
		
        while(fast != NULL && fast->next != NULL){
            fast = fast->next->next;	// 快指针步长2
            slow = slow->next;			// 慢指针步长1
            // 如果相遇，同时在表头、相遇点释放指针
            if(fast == slow){
                ListNode* index1 = fast;
                ListNode* index2 = head;
                while(index1 != index2){
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                return index1;
            }
        }
        
        return NULL;
    }
};