算法之美-剑指

Algorithms To Live By Comments

数据结构

链表

从尾到头打印链表

题目

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输入一个链表的头节点，按链表从尾到头的顺序返回每个节点的值（用数组返回）。

如输入{1,2,3}的链表如下图:

返回一个数组为[3,2,1]

0 <= 链表长度 <= 10000

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解答

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/**
*  struct ListNode {
*        int val;
*        struct ListNode *next;
*        ListNode(int x) :
*              val(x), next(NULL) {
*        }
*  };
*/
class Solution {
public:
    vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
        vector<int> result;
        while(head) {
            result.push_back(head->val);
            head = head->next;
        }
        reverse(result.begin(), result.end());
        return result;
    }
};
反转链表

题目

给定一个单链表的头结点pHead(该头节点是有值的，比如在下图，它的val是1)，长度为n，反转该链表后，返回新链表的表头。

数据范围： 0\leq n\leq10000≤n≤1000

要求：空间复杂度 O(1)O(1) ，时间复杂度 O(n)O(n) 。

如当输入链表{1,2,3}时，

经反转后，原链表变为{3,2,1}，所以对应的输出为{3,2,1}。

以上转换过程如下图所示：

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解答

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/*
struct ListNode {
	int val;
	struct ListNode *next;
	ListNode(int x) :
			val(x), next(NULL) {
	}
};*/
class Solution {
public:
    ListNode* ReverseList(ListNode* pHead) {
        ListNode *pre = nullptr;
        ListNode *cur = pHead;
        ListNode *nex = nullptr; // 这里可以指向nullptr，循环里面要重新指向
        while (cur) {
            nex = cur->next;
            cur->next = pre;
            pre = cur;
            cur = nex;
        }
        return pre;
    }
};
合并两个排序的链表

题目

输入两个递增的链表，单个链表的长度为n，合并这两个链表并使新链表中的节点仍然是递增排序的。

数据范围： 0 \le n \le 10000≤n≤1000，-1000 \le 节点值 \le 1000−1000≤节点值≤1000
要求：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

如输入{1,3,5},{2,4,6}时，合并后的链表为{1,2,3,4,5,6}，所以对应的输出为{1,2,3,4,5,6}

解答

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/*
struct ListNode {
	int val;
	struct ListNode *next;
	ListNode(int x) :
			val(x), next(NULL) {
	}
};*/
class Solution {
public:
    ListNode* Merge(ListNode* pHead1, ListNode* pHead2) {
        ListNode * pre = new ListNode(-1);
        ListNode * cur = pre;
        while(pHead1 && pHead2) {
            if(pHead1->val < pHead2->val) {
                cur->next = pHead1;
                pHead1 = pHead1->next;
            } else {
                cur->next = pHead2;
                pHead2 = pHead2->next;
            }
            cur = cur->next;
        }
        if(!pHead1) cur->next = pHead2;
        if(!pHead2) cur->next = pHead1;
        return pre->next;
    }
};
两个链表的第一个公共结点

题目

输入两个无环的单向链表，找出它们的第一个公共结点，如果没有公共节点则返回空。（注意因为传入数据是链表，所以错误测试数据的提示是用其他方式显示的，保证传入数据是正确的）

数据范围： n \le 1000n≤1000
要求：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

例如，输入{1,2,3},{4,5},{6,7}时，两个无环的单向链表的结构如下图所示：

img

输入分为是3段，第一段是第一个链表的非公共部分，第二段是第二个链表的非公共部分，第三段是第一个链表和二个链表的公共部分。 后台会将这3个参数组装为两个链表，并将这两个链表对应的头节点传入到函数FindFirstCommonNode里面，用户得到的输入只有pHead1和pHead2

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/*
struct ListNode {
	int val;
	struct ListNode *next;
	ListNode(int x) :
			val(x), next(NULL) {
	}
};*/
class Solution {
public:
    ListNode* FindFirstCommonNode( ListNode* pHead1, ListNode* pHead2) {
        ListNode *ta = pHead1;
        ListNode *tb = pHead2;
         while (ta != tb) {
            ta = ta ? ta->next : pHead2;
            tb = tb ? tb->next : pHead1;
        }
        return ta;
    }
};
链表中环的入口结点

题目

给一个长度为n链表，若其中包含环，请找出该链表的环的入口结点，否则，返回null。

数据范围： n\le10000n≤10000，1<=结点值<=100001<=结点值<=10000

要求：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

例如，输入{1,2},{3,4,5}时，对应的环形链表如下图所示：

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/*
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
    ListNode(int x) :
        val(x), next(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    ListNode* EntryNodeOfLoop(ListNode* pHead) {
        ListNode *fast = pHead;
        ListNode *slow = pHead;
        while(fast && fast->next) {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if(fast == slow) break;
        }
        if(!fast || !fast->next) return nullptr;
        fast = pHead;
        while(fast != slow) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        return fast;
    }
};
链表中倒数最后k个结点

题目

输入一个长度为 n 的链表，设链表中的元素的值为 ai ，返回该链表中倒数第k个节点。

如果该链表长度小于k，请返回一个长度为 0 的链表。

数据范围：0 \leq n \leq 10^50≤n≤105，0 \leq a_i \leq 10^90≤a**i≤109，0 \leq k \leq 10^90≤k≤109

要求：空间复杂度 O(n)O(n)，时间复杂度 O(n)O(n)

进阶：空间复杂度 O(1)O(1)，时间复杂度 O(n)O(n)

例如输入{1,2,3,4,5},2时，对应的链表结构如下图所示：

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其中蓝色部分为该链表的最后2个结点，所以返回倒数第2个结点（也即结点值为4的结点）即可，系统会打印后面所有的节点来比较。

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/**
 * struct ListNode {
 *	int val;
 *	struct ListNode *next;
 *	ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param pHead ListNode类 
     * @param k int整型 
     * @return ListNode类
     */
    ListNode* FindKthToTail(ListNode* pHead, int k) {
        ListNode* r = pHead;
        while (k-- && r)
            r = r->next; // 移动右侧指针造成 k 的距离差
        if (k >= 0) return nullptr; // 此时说明 k 比链表长度长
        ListNode* l = pHead;
        while (r)
            r = r->next, l = l->next; // 两个指针一起移动找到倒数第 k 个节点
        return l;
    }
};

删除链表中重复的节点

题目

在一个排序的链表中，存在重复的结点，请删除该链表中重复的结点，重复的结点不保留，返回链表头指针。 例如，链表 1->2->3->3->4->4->5 处理后为 1->2->5

数据范围：链表长度满足 0 \le n \le 1000 \0≤n≤1000 ，链表中的值满足 1 \le val \le 1000 \1≤val≤1000

进阶：空间复杂度 O(n)*O*(n) ，时间复杂度 O(n) *O*(n)

例如输入{1,2,3,3,4,4,5}时，对应的输出为{1,2,5}，对应的输入输出链表如下图所示：

img

例如

  1. 输入：{1,2,3,3,4,4,5},输出：{1,2,5}
  2. 输入：{1,1,1,8}，输出：{8}
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/*
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
    ListNode(int x) :
        val(x), next(NULL) {
    }
};
*/
class Solution {
public:
    ListNode* deleteDuplication(ListNode* pHead) {
        if (!pHead)
            return NULL;
        ListNode* slow = new ListNode(-1), *fast = new ListNode(-1), *dummy = new ListNode(-1);
        dummy->next = pHead;
        // 初始化两个指针
        slow = dummy;  //虚拟指针
        fast = dummy->next; //头指针
        while (fast) {
            // 遇到重复则只更新fast节点
            while (fast->next && fast->val == fast->next->val) {
                fast = fast->next;
            }
            // 遇到重复
            if (slow->next != fast) { //如果不相等，说明中间slow 与 fast有相同值的节点
                slow->next = fast->next;
                fast = slow->next;
            } else { // 没有重复
                fast = fast->next;
                slow = slow->next;
            }
        }
        return dummy->next;
    }
};

参考链接

  1. https://www.nowcoder.com/ta/coding-interviews