【数据结构】链表练习题(2)


1.相交链表(LeetCode160)

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ,请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点,返回 null 。题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。注意,函数返回结果后,链表必须 保持其原始结构 。OJ链接在这里插入图片描述 思路
首先,我们得判断这两个链表是否相交。如果两个链表相交,他们的尾节点的地址一定相同。想得到两个链表相交的第一个节点,有两种方法。
法1:假设a链有m个节点,b链有n个节点。用一个指针pa指向a的节点,用另一个指针pb来遍历b链,逐一判断地址是否相等。如果相等,返回这个节点的地址,不相等就让pa指向a的下一个节点,让pb继续遍历链,继续判断地址是否相等。但是这种方法的时间复杂度是O(mn);
法2:(1)分别求两链表的长度,得出两链表的长度差,顺便判断是否相交;(2)长链表先走差距步;(3)同时走,第一个地址相同的节点就是交点。时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。

//法2
struct ListNode 
{
	int val;
	struct ListNode* next;	
}; 
struct ListNode* getIntersectionNode(struct ListNode* headA, struct ListNode* headB)
{
	struct ListNode* tailA = headA, * tailB = headB;
	int lenA = 1, lenB = 1;//为什么是1?因为当tailA和tailB指向尾节点时,停止循环,len少算了一次
	while (tailA->next )//为什么当tailA指向尾节点时停止循环?因为我们要判断两链表是否相交,需要尾节点的地址
	{
		lenA++;
		tailA = tailA->next;
	}
	while (tailB->next )
	{
		lenB++;
		tailB = tailB->next;
	}
	if (tailA != tailB)
	{
		return NULL;
	}
	int gap = lenA - lenB;//假设A比B长
	struct ListNode* longList = headA;
	struct ListNode* shortList = headB;
	if (lenA < lenB)
	{
		gap = lenB - lenA;
		longList = headB;
		shortList = headA;
	}
	while (gap--)//长链表先走gap步
	{
		longList = longList->next;
	}
	while (longList != shortList)
	{
		longList = longList->next;
		shortList = shortList->next;
	}
	return longList;
}

2.环形链表(LeetCode141)

给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环
如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。注意:pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环 ,则返回 true 。 否则,返回 false 。OJ链接
在这里插入图片描述
思路
使用快慢指针,慢指针走一步,快指针走两步,如果是环形链表,最终两指针会在环内相遇,这时就代表链表是环形链表。
代码

struct ListNode 
{
	int val;
	struct ListNode* next;	
};
bool hasCycle(struct ListNode* head)
{
	struct ListNode* slow = head, * fast = head;
	while (fast && fast->next)//如果没有环,fast最先指向NULL,或者fast->next指向NULL
	{
		fast = fast->next->next;
		slow = slow->next;
		if (fast == slow)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}

疑惑
(1)为什么slow走一步,fast走两步,最终会相遇?会不会错过?
在这里插入图片描述
(2)如果slow走m步,fast走n步,是否会相遇?
在这里插入图片描述


3.环形链表Ⅱ(LeetCode142)

给定一个链表的头节点 head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。
如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。
不允许修改 链表。OJ链接
在这里插入图片描述
知识准备
在这里插入图片描述
思路
(法1)根据以上的知识准备,我们可以先用快慢指针求出相遇点,然后让一个指针从起始点出发,另一个指针从相遇点出发,当它们相等时就可以得出入环的第一个结点。
(法2)利用快慢指针求出相遇点后,将相遇点与下一个结点断开,将问题转换成求两个链表的第一个交点。
代码

//法1
struct ListNode 
{
	int val;
	struct ListNode* next;	
};
struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head)
{
	struct ListNode* slow = head, * fast = head;
	while (fast && fast->next)
	{
		slow = slow->next;
		fast = fast->next->next;
		if (slow == fast)
		{
			struct ListNode* meet = slow;
			struct ListNode* start = head;
			while (meet != head)
			{
				meet = meet->next;
				start = start->next;
			}
			return meet;
		}
	}
	return NULL;
}
//法2
struct ListNode
{
	int val;
	struct ListNode* next;
};
struct ListNode* getIntersectionNode(struct ListNode* headA, struct ListNode* headB)
{
	struct ListNode* tailA = headA, * tailB = headB;
	int lenA = 1, lenB = 1;//为什么是1?因为当tailA和tailB指向尾节点时,停止循环,len少算了一次
	while (tailA->next)//为什么当tailA指向尾节点时停止循环?因为我们要判断两链表是否相交,需要尾节点的地址
	{
		lenA++;
		tailA = tailA->next;
	}
	while (tailB->next)
	{
		lenB++;
		tailB = tailB->next;
	}
	if (tailA != tailB)
	{
		return NULL;
	}
	int gap = lenA - lenB;//假设A比B长
	struct ListNode* longList = headA;
	struct ListNode* shortList = headB;
	if (lenA < lenB)
	{
		gap = lenB - lenA;
		longList = headB;
		shortList = headA;
	}
	while (gap--)//长链表先走gap步
	{
		longList = longList->next;
	}
	while (longList != shortList)
	{
		longList = longList->next;
		shortList = shortList->next;
	}
	return longList;
}
struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head)
{
	struct ListNode* slow = head, * fast = head;
	while (fast && fast->next)
	{
		slow = slow->next;
		fast = fast->next->next;
		if (slow == fast)
		{
			struct ListNode* meet = slow;
			struct ListNode* list1 = meet->next;
			struct ListNode* list2 = head;
			meet->next = NULL;
			return getIntersectionNode(list1, list2);
		}
	}
	return NULL;
}

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