【数据结构】【java】leetcode刷题记录--链表

2024-09-07 06:28

本文主要是介绍【数据结构】【java】leetcode刷题记录--链表,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

简介

链表是一种常见的基础数据结构,它由一系列节点组成,每个节点包含数据域和指向下一个节点的指针。在Java中,链表通常用于实现动态数据结构,因为它可以根据需要动态地增加或减少节点。

链表简介:

  • 节点结构:链表中的每个元素称为节点(Node),每个节点包含两部分:数据域(存储数据)和指针域(存储下一个节点的地址)
  • 动态性:链表的长度不是固定的,可以根据需要动态地增减节点。
  • 内存分配:链表中的节点不必在连续的内存地址中,它们可以在内存中的任何位置。
  • 插入和删除操作:链表的插入和删除操作效率较高,因为只需要改变指针的指向,不需要移动其他元素。

缺点:链表不支持随机访问,访问特定索引的元素需要从头节点开始遍历

在Java中,链表经常使用LinkedList类。常用方法可见:链接。

import java.util.LinkedList;public class Main {public static void main(String[] args) {LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();// 添加元素linkedList.add(1);linkedList.add(2);linkedList.addFirst(0); // 在链表开头添加元素linkedList.addLast(3); // 在链表末尾添加元素// 访问元素System.out.println("First element: " + linkedList.getFirst());System.out.println("Last element: " + linkedList.getLast());// 删除元素linkedList.removeFirst(); // 删除第一个元素linkedList.removeLast(); // 删除最后一个元素linkedList.remove(new Integer(2)); // 删除特定元素// 遍历链表for (Integer number : linkedList) {System.out.println(number);}}
}

题目

(1)移除链表元素

题目链接

对于链表的题目,往往可以使用dummy节点来简化操作。所谓dummy节点,就是在头节点前再插入一个节点,使得迭代操作更加简单。

class Solution {public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {ListNode dummy = new ListNode(0);dummy.next=head;ListNode ptr=dummy;while(ptr.next!=null){if(ptr.next!=null&&ptr.next.val==val){ptr.next=ptr.next.next;}else{ptr=ptr.next;}} return dummy.next;}
}

(2) 翻转链表

题目链接

class Solution {public ListNode reverseList(ListNode head) {ListNode cur=head;ListNode pre = null;ListNode tmp = null;while(cur!=null){tmp=pre;pre=cur;cur=cur.next;pre.next=tmp;}return pre;}
}

用三个listnode即可,初始情况下cur指向head节点,pre和tmp均为null。 每次先将tmp指向pre的节点,pre指向cur的节点,这样就可以放在节点丢失。之后cur向后移动,pre将指针反转,不断迭代实现反转。

当然,这题也可以递归来做:相比于迭代,递归其实需要的就是pre和cur。因为tmp可以每次创建。因此,每次要做的只有找到cur的后一个(用tmp)以及将cur目前的节点反转(cur.next=pre)。而每次return的内容就变成了cur和tmp。

class Solution {public ListNode reverseList(ListNode head) {return reverse(null, head);}public ListNode reverse(ListNode pre, ListNode cur){if(cur==null){return pre;}else{ListNode tmp=null;tmp=cur.next;cur.next=pre;return reverse(cur,tmp);}}
}

(3) 两两交换链表中的节点

题目描述

class Solution {public ListNode swapPairs(ListNode head) {if(head==null||head.next==null){return head;}ListNode dummy=new ListNode(0);dummy.next=head;ListNode ptr1, ptr2, tmp=dummy;while(tmp.next!=null&&tmp.next.next!=null){ptr1=tmp.next;ptr2=ptr1.next;tmp.next=ptr2;ptr1.next=ptr2.next;ptr2.next=ptr1;tmp=ptr1;}return dummy.next;}
}

交换节点算一类比较经典的题目,我们还是先设置dummy节点,方便之后的迭代操作。tmp指向dummy节点,而后面跟着ptr1和2.既然要反转,就应该将ptr2.next指向node1,ptr1.next指向node3,而tmp则是辅助找到头节点的。
每次操作结束,都将tmp移动到ptr1的位置。
可以用奇数个节点和偶数个节点考察循环的结束条件。如果将移动指针的操作放在循环结束,那就可能导致发生错误,因为可能指向不存在的节点导致报错。
在这里插入图片描述

(4) 删除链表的倒数第 N 个结点

题目描述

class Solution {public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {if(head.next==null){return null;}ListNode dummy = new ListNode(0);dummy.next=head;ListNode pre=dummy, cur=head, fast=dummy;for(int i=0; i<n; i++){fast=fast.next;}while(fast.next!=null){fast=fast.next;cur=cur.next;pre=pre.next;}pre.next=cur.next;return dummy.next;}
}

dummy节点的一个优势就是如果涉及到对于头节点的删除操作,可以把原始的head节点变为与后续节点一样的节点,这样可以很大程度上简化迭代的操作。

我们的思路类似于快慢指针,快指针从dummy先走,如图所示,会停在node3。
在这里插入图片描述
这时再同时移动cur和fast,cur代表的是需要删除的节点,而pre则是一直在cur前一个节点,用来删除cur节点。
在这里插入图片描述
如同所示,当fast的next为null,则代表cur已经到达要删除的节点。这样就可以用pre删除。
如果要删除头节点,这就用到了dummy节点:
在这里插入图片描述
fast移动后,cur的初始地点就是需要删除的节点,此时可以直接删除。这也是return返回的是dummy.next的原因,这点很常用!

(5)链表相交

题目描述

最简单的想法可以是遍历,将b中的每一个元素和a中的对比,如果b和a中有重复,则该节点为第一个相交的节点。但时间复杂度为O(N*M),显然效率低下。

但这个思路仍然可以采用,我们可以考虑用Set进行存储,这样查找相同节点的时间就可以得到优化。用set对A的内容进行存储,然后用set进行检查,可以一定程度上进行优化。时间复杂度是O(N+M)。唯一的缺点是增加了空间复杂度。
对set有疑问的可以看链接。

public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {Set<ListNode> set=new HashSet<ListNode>();ListNode ptr=headA;while(ptr!=null){set.add(ptr);ptr=ptr.next;}ptr=headB;while(ptr!=null){if(set.contains(ptr)){return ptr;}ptr=ptr.next;}return null;}
}

除此之外,还可以用双指针的方法。双指针除了可以处理数组的操作(例如修改和判断),还可以应用于链表,对于链表的删除、修改或者判断。这题也是一样,可以通过类似于判断链表成环的方式来进行推断:
(1)首先两个指针分别指向A、B的头节点
(2)两个指针均每次后移一个节点,并判断节点是否相同。如果不同则移动到另一个链表的头节点。
原理是这样的,假设A链表的长度为A(a1为未相交的数量,a2为相交的数量),B的长度为B(b1为未相交的数量,b2为相交的数量,等于a2)那可以得到:
a1+a2+b1=b1+b2+a1,因为a2=b2,因此可以相互抵消。所以遍历到末尾后换到另一个链表进行遍历,一定会有交点。如果不相交,则会同时到null,则也会返回null。
这样的时间复杂度为

public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {ListNode ptra=headA, ptrb=headB;if(ptra==null||ptrb==null){return null;}while(ptra!=ptrb){ptra=(ptra==null)? headB: ptra.next;ptrb=(ptrb==null)? headA: ptrb.next;}return ptra;}
}

(6)环形链表 II

题目描述

public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {ListNode fast = head;ListNode slow = head;while(fast!=null&&fast.next!=null){slow = slow.next;fast = fast.next.next;if(slow==fast){ListNode res = head;while(slow!=res){slow = slow.next;res = res.next;}return res;}}return null;}
}

由于用快慢指针,两个指针一定会相遇,因为相当于如果存在环,并以点a为环的入口,那慢指针进入环时,可以理解为慢指针不动,只有快指针每次运动一个节点,这样一定会相遇。

而对于本题要找环的入口,则可以通过数学推导。详见:链接的倒数第二个。

这篇关于【数据结构】【java】leetcode刷题记录--链表的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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