总结了编程之美上面关于链表的题目,有不正确的地方,欢迎拍砖,等编程之美看完了,回头刷其他题时遇到链表再补充~
目录如下(点击展开上面的目录到感兴趣的题目):
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/* 链表经典练习题
1.从无头链表中删除节点
2.链表逆转
3.判断两个链表是否相交
4.如何检查链表是否存在环
5.求带环链表中环的长度
6.求有环单链表的环连接点位置
7.如果链表可能有环,判断两链表是否相交,并求相交的第一个节点*/
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1.从无头链表中删除节点
题目描述:给定一个无头指针的单链表,一个指针指向既非第一个结点也非最后一个结点,要求把该指针指向的结点删除
思路:这道题来自编程之美,在226页。起初第一次看到这道题时,觉的似乎无法删除,看了答案才恍然大悟,思路是删除该指针后面的结点,把删除后结点数据域的内容提前覆盖到该指针结点的数据域,实在巧妙,代码如下:
//1.从无头链表中删除节点
void DeleteNode(pNode p)
{
if (NULL == p) //保证p的合法性
{
return;
}
pNode next = p->pNext; //要删除节点的下一个节点
if (next != NULL) //保证待删除节点并非最后一个节点
{
p->data = next->data; //数据域内容覆盖
p->pNext = next->pNext; //删除next指向的节点
delete next;
next = NULL;
}
}
2.链表逆转
题目描述:给定一个带头指针的单链表,要求只遍历一次,将链表元素顺序翻转过来
思路:这道题来自编程之美中无头链表中删除节点的扩展问题,页码为228。这个题目的思路跟前插法建立链表很像,用一个扫描指针遍历链表,将当前扫描指针指向的节点插入到链表第一个节点,实现过程中有一关键的指针变量,它始终指向链表的第一个节点。这样的方法时间复杂度为O(N), 空间复杂度为O(1),代码如下:
//2.链表逆转
void ReverseList(pNode pHead)
{
//仅1个节点的链表直接返回,无需逆转
if (NULL == pHead->pNext || NULL == pHead->pNext->pNext)
{
return;
}
pNode p = pHead->pNext; //扫描指针
pNode pFirst = p; //总是指向链表中第一个有效节点
pNode pTempFirst = p; //记录当前第一个节点地址
p = p->pNext; //扫描指针直接从第2个节点开始
while (p != NULL)
{
pNode tempNext = p->pNext; //暂存当前节点所指的下一个节点地址
pHead->pNext = p; //下面步骤将当前节点插入到第一个节点
p->pNext = pFirst;
pFirst = p; //更新pFirst
p = tempNext; //扫描指针移动
}
pTempFirst->pNext = NULL; //逆转链表最后一个元素收尾
}
3.判断两个链表是否相交
题目描述:给两个单链表,判断它们是否相交,假设两个链表都不带环
思路:这道题来自编程之美的233页,如果两个链表相交,那么它们一定会在某个节点开始有重合,一直到末尾也是重合的,所以一个比较简单的判断方法就是将两个链表遍历到尾,比较这两个节点是否是同一个节点,这样的时间复杂度为O(|L1|+|L2|),L1,L2表示两个链表,代码如下:
//3.判断两个链表是否相交
bool IsIntersect(pNode L1, pNode L2)
{
if (NULL == L1 || NULL == L2
|| NULL == L1->pNext
|| NULL == L2->pNext) //头指针非法,或有空链表
{
return false;
}
//遍历L1,让L1指向最后一个节点
while (L1->pNext != NULL)
{
L1 = L1->pNext;
}
//遍历L2,让L2指向最后一个节点
while (L2->pNext != NULL)
{
L2 = L2->pNext;
}
//判断最后的节点是否为同一个
return (L2 == L1);
}
4.如何检查链表是否存在环
题目描述:给定一个单链表,怎样检查链表是否存在环
思路:如果一个单链表存在环状,如果直接遍历无视一个无限循环,可以用两个指针,一个称之为慢指针pSlow,每次向前一步,另一个快指针pFast,可以让它一次向前两步,如下图,这样在环中,肯定是快的在追慢的,并且一定会相遇的,如果单链表没有环,最后的结果肯定是pFast = NULL了。代码如下:
//4.如何检查链表是否存在环
bool IsCircle(pNode pHead)
{
pNode pFast = pHead;
pNode pSlow = pHead;
//如果是不含环单链表,循环以pFast==null或者pFast->pNext==null退出
//如果含环,则循环以pFast==pSlow退出
while (pFast != NULL && pFast->pNext != NULL)
{
pFast = pFast->pNext->pNext; //走两步
pSlow = pSlow->pNext; //走一步
if (pSlow == pFast)
{
break;
}
}
return (pFast == pSlow);
}
5.求带环链表中环的长度
题目描述:给定一个带环的链表,如何计算它的环长是多少
思路:这个是一个典型的追击问题,关键点当快慢指针在第一次相遇到第二次相遇时,快指针比慢指针多跑的路程就是圆环的长度,这个关键点用下面的图可以清楚的理解,快指针橙色多跑的路程减去蓝色慢指针跑的路程就是环长。代码如下:
//5.求带环链表中环的长度 这个函数并未调用上面的带环函数,是单独写的
int GetCircleLength(pNode pHead)
{
pNode pFast = pHead;
pNode pSlow = pHead;
//循环到第一次相遇则退出
while (pFast != NULL && pFast->pNext != NULL)
{
pFast = pFast->pNext->pNext; //走两步
pSlow = pSlow->pNext; //走一步
if (pSlow == pFast)
{
break;
}
}
if (pSlow != pFast) //无环
{
return 0;
}
//从第一次相遇开始
//环长 = n2 - n1 = 2*n1 - n1 = n1,n1是慢指针走过的节点数
int slowSteps = 0;
do
{
pFast = pFast->pNext->pNext; //走两步
pSlow = pSlow->pNext; //走一步
slowSteps++;
} while (pSlow != pFast);
return slowSteps;
}
6.求有环单链表中的环起点
题目描述:给定带环的链表,求出环的起点
思路:仍然得从第一次相遇后分析,各个距离量如下图:
当pFast和pSlow再S1第一次相遇时,pSlow走过步数为S,pFast走过步数为2S,有如下关系:
- S = M + X ···· ①
- 2S = M + X + n*R (其中n ≧ 1,取整数) ····· ②
② – ①,得到:
S = n*R ·····③
将③带入到 ①得到:
n*R = M + X => M = n*R – X
从这个等式我们得到什么信息呢,如果从第一次相遇开始,慢指针和一个头指针分别同步开始走,那么当头指针走到S0时,此时慢指针走了n*R – X的距离,n*R表示走了多遍圆环,等同于还是在S1,减掉X后就到了S0,这个意思就是慢指针和一个头指针开始同步走,他们相遇的点一定是S0,即环的起点,得到所求,见代码:
//6.求有环单链表的环连接点位置
//这个函数并未调用上面的带环函数,是单独写的
pNode GetConnectionPoint(pNode pHead)
{
pNode pFast = pHead;
pNode pSlow = pHead;
//循环到第一次相遇则退出
while (pFast != NULL && pFast->pNext != NULL)
{
pFast = pFast->pNext->pNext; //走两步
pSlow = pSlow->pNext; //走一步
if (pSlow == pFast)
{
break;
}
}
if (pSlow != pFast) //无环
{
return NULL;
}
//令pFast从头开始走
pFast = pHead;
while (pFast != pSlow)
{
pFast = pFast->pNext;
pSlow = pSlow->pNext;
}
return pFast;
}
7.如果链表可能有环,判断两链表是否相交,并求相交的第一个节点
题目描述:给定两个单链表,均有可能带环,如何判断两个链表是否相交,并求得两个链表相交的第一个节点
思路:这个题只写了思路,没贴代码了。参考了网上的一些解法,先把可能的情况分为下面三种:
- 其中一个链表带环,一个不带环
- 两个链表都不含环
- 两个链表都带环
对于第一种情况,两个链表是不会相交的,因为如果一个链表带坏,且两个链表相交,则另一个链表一定带环。对于第二种情况,如果只求两个链表是否相交,可以直接用3题的方法,如果要求其交点,则需要另一种做法。把其中一个链表(记为L1)首尾相接,检查L2是否带环,如果带环则相交,并按照第5题求出交点。对于第三种情况,只要知道某个链表环上的一点是否在另一个链表上即可,要求的一个链表环上的一点,可以用前面快慢指针的方法,记用此方法求的L1中环上点为pos1, 这个时候可以遍历L2,如果相交,则比会存在等于pos1的节点,但如果不相交,这个遍历又会成为无限循环。可以用同样的方法求的L2中环上点为pos2, 然后让pos1在L1中遍历,在下一次到pos1之前判断是否遇到pos2, 如果遇到则相交,否则可以判断为不相交。这种情况下两个链表的交点似乎无法清楚的定义。整体题求法都得用到上面的方法,判断有无环是关键,代码的话,可以把其中几个反复用到的功能打包成函数,反复调用,其逻辑和实现思路就比较清晰了。