题目:判断一个链表是否为回文结构。
要求:时间复杂度为 O(n),空间时间复杂度为O(1)。
思路分析:回文链表的特点就是对称,那么要判断是否回文,就可以用两个指针指向对称的节点,看它们的数据是否一样。由于是单向链表,不能同时用两个指针,从头尾向内部遍历取值比较。且本题对空间复杂度也有要求,所以可用如下方法实现。
具体步骤如下:
(1)先得到链表的中间节点;
(2)从中间节点的下一个节点开始,反转链表。
(3)从中间节点处,断开原链表。
(4)用两个指针分别向两个端点移动,同时进行比较,数据相同则继续,数据不同则直接返回false。直到遍历完成,最后返回true。
#include <iostream>
using namespace std;
// 单链表节点结构
typedef struct node
{
int data;
struct node *next;
} NODE;
// 尾插法创建单链表
NODE *createEnd()
{
NODE *head = new NODE();
head->next = NULL;
NODE *end = head;
int a;
cin >> a;
while (a != 999)
{
NODE *p = new NODE();
p->data = a;
end->next = p;
p->next = NULL;
end = p;
cin >> a;
}
return head;
}
// 打印不带头节点的单链表
void print(NODE *head)
{
while (head != NULL)
{
cout << head->data << ' ';
head = head->next;
}
}
// 快慢指针查找单链表的中间节点(不带头节点的单链表)
NODE *FindMid(NODE *head)
{
NODE *slow = head; // head当作快指针;初始时快、慢指针都指向第一个节点。
while (head != NULL && head->next != NULL && head->next->next != NULL)
{
head = head->next->next;
slow = slow->next;
}
return slow;
}
// 反转链表(不带头节点的单链表)
NODE *reverseList(NODE *head)
{
NODE *rHead = NULL; // 反转后链表的第一个节点,先初始化为NULL
NODE *p_now = head; // 让当前节点指向第一个节点,即头指针指向的节点(注意:此时是没有头节点的单链表)
NODE *p_prev = NULL; // 初始化为NULL;第一次使用时,可作为反转后链表的最后一个节点的next的指向,即NULL
while (p_now != NULL)
{
NODE *p_next = p_now->next;
if (p_next == NULL)
rHead = p_now;
p_now->next = p_prev;
p_prev = p_now;
p_now = p_next;
}
return rHead;
}
// palindrome [ˈpælɪndroʊm] n. 回文(指顺读和倒读都一样的词语)
bool isPalindrome(NODE *head)
{
NODE *mid = FindMid(head); // 找到链表的中间节点(看下方的备注,注意此处FindMid的特点)
NODE *rHead = reverseList(mid->next); // 从链表中点的下一个节点开始,反转链表
mid->next = NULL; // 从中点处,断开原链表
while (head != NULL && rHead != NULL)
{
if (head->data == rHead->data)
{
head = head->next;
rHead = rHead->next;
}
else
return false;
}
return true;
}
int main(int argc, const char * argv[]) { NODE *head = createEnd(); print(head->next); cout << endl; if (isPalindrome(head->next)) cout << "是回文结构" << endl; else cout << "不是回文结构" << endl; return 0; }
备注:关于单链表的中间节点问题,详见博文“寻找单链表的中间节点“。
有一个注意点如下:
// 注意,本文中找中间节点时,应使用FindMid的形式,比如{1,2,3,4,5,6},偶数个元素
// 使用 FindMid 找到的中间元素是 3
// 使用 FindMid2 找到的中间元素是 4
// 本文应使用 FindMid 的样式,可以不用考虑链表长度的奇偶。
NODE *FindMid2(NODE *head)
{
NODE *slow = head; // head当作快指针;初始时快、慢指针都指向第一个节点。
while (head != NULL && head->next != NULL)
{
head = head->next->next;
slow = slow->next;
}
return slow;
}