leetcode 876. Middle of the Linked List 链表的中间结点 快慢指针

leetcode 2020年3月 每日一题打卡

题目：
给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

示例 1：
输入：[1,2,3,4,5]
输出：此列表中的结点 3 (序列化形式：[3,4,5])
返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意，我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans，这样：
ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.
示例 2：
输入：[1,2,3,4,5,6]
输出：此列表中的结点 4 (序列化形式：[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点，值分别为 3 和 4，我们返回第二个结点。
提示：
给定链表的结点数介于 1 和 100 之间。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list

3种方法：

1. 数组：遍历链表，将node依次放入数组 A 中，最后取数组中间下标内存储的node。时间复杂度O(N)， N 为链表中的结点数目。空间复杂度O(N)，即数组 A 用去的空间。
2. 单指针法：对链表进行两次遍历。第一次遍历统计链表中的节点数目 N；第二次遍历到第 N/2 个node时返回。时间复杂度O(N)，空间复杂度O(1)。
3. 快慢指针法：用两个指针 slow 与 fast 一起遍历链表。slow 一次走一步，fast 一次走两步。那么当 fast 到达链表的末尾时，slow 必然位于中间。时间复杂度O(N)，空间复杂度O(1)。

细节：

1. / 表示 浮点数除法，返回浮点结果；// 表示整数除法，向下取整。
2. 链表结构：node类（本身也是一个指针）中：data为数据，next为下一个节点的地址（指针）。 head为头结点。
3. c++中有指针，python中没有真正意义上的指针，python对指针做了良好封装，一切都是“对象”，一切对象都有一个“变量”指向它。这个“变量”就是“指针”。在python中每个变量都是指针。

代码1 数组法：

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def middleNode(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        A = [head]
        while A[-1].next:
            A.append(A[-1].next)
        return A[len(A) // 2]

代码2 单指针法：

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def middleNode(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        n, cur = 0, head
        while cur:
            n += 1
            cur = cur.next
        k, cur = 0, head
        while k < n // 2:
            k += 1
            cur = cur.next
        return cur

代码3 快慢指针法：

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def middleNode(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        # 快慢指针
        fast = head
        slow = head
        while fast  and fast.next:
            slow=slow.next
            fast=fast.next.next
        return slow