「程式碼隨想錄演算法訓練營」第四天 | 連結串列 part2

云雀AC了一整天發表於2024-07-06
演算法

24.兩兩交換連結串列中的節點

題目連結：https://leetcode.cn/problems/swap-nodes-in-pairs/
題目難度：中等
文章講解：https://programmercarl.com/0024.兩兩交換連結串列中的節點.html#演算法公開課
影片講解： https://www.bilibili.com/video/BV1YT411g7br
題目狀態：有思路，但細節缺乏考慮

個人思路：

  1. 首先判斷head和其下一節點是否是nullptr，若是，就直接返回head；
  2. 建立兩個指標first和second，再建立一個輔助指標tmp用於儲存second的下一節點；
  3. 在迴圈中利用tmp指標，將first和second交換；
  4. 返回head。

出現的問題：

  1. 迴圈的結束條件比較難以設定；
  2. 當返回head時，只是從交換後的連結串列的第二節點返回，需要再使用一個節點用來指向第一節點。

修改思路：

新增一個哨兵指標dummy指向head，並且改變輔助指標tmp的指向，指向first的前一節點。

最終程式碼：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {
        if(head == nullptr || head->next == nullptr) return head;

        ListNode dummy(0);
        dummy.next = head;
        ListNode *prev = &dummy;
        while(prev->next != nullptr && prev->next->next != nullptr) {
            ListNode *first = prev->next;
            ListNode *second = first->next;
            prev->next = second;
            first->next = second->next;
            second->next = first;
            prev = first;
        }
        return dummy.next;
    }
};

19.刪除連結串列的倒數第N個節點

題目連結：https://leetcode.cn/problems/remove-nth-node-from-end-of-list/
題目難度：中等
文章講解：https://programmercarl.com/0019.刪除連結串列的倒數第N個節點.html
影片講解： https://www.bilibili.com/video/BV1vW4y1U7Gf
題目狀態：透過，有思路，且細節把控方面比上題強

個人思路：

使用快慢指標進行遍歷。

  1. 不管三七二十一，先建立一個哨兵指標dummy；
  2. 初始化兩個快慢指標：slow和fast，指向dummy；
  3. 先將fast向後遍歷n步，之後fast和slow指標一起向後遍歷，直到fast->next == nullptr；
  4. 當遍歷完成後，slow->next就是我們要刪除的節點，建立一個輔助指標tmp指向slow->next，將slow->next = slow->next->next，然後刪除tmp；
  5. 返回dummy.next。

最終程式碼：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode dummy(0);
        dummy.next = head;
        ListNode *fast = &dummy;
        ListNode *slow = &dummy;
        for(int i = 0; i < n; ++i) {
            fast = fast->next;
        }
        while(fast->next != nullptr) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        ListNode *tmp = slow->next;
        slow->next = slow->next->next;
        delete tmp;
        return dummy.next;
    }
};

面試題 02.07.連結串列相交

題目連結：https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-linked-lists-lcci/
題目難度：簡單
文章講解：https://programmercarl.com/面試題02.07.連結串列相交.html
題目狀態：無法理解題目，看文章講解勉強透過

紗布題，根本不說人話，看了文章講解才看懂講的什麼意思，交點不是數值相同，而是指標相同。

程式碼展示：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode *curA = headA;
        ListNode *curB = headB;
        int lenA = 0, lenB = 0;
        while(curA != nullptr) {
            lenA++;
            curA = curA->next;
        }
        while(curB != nullptr) {
            lenB++;
            curB = curB->next;
        }
        curA = headA;
        curB = headB;
        if(lenB > lenA) {
            swap(lenA, lenB);
            swap(curA, curB);
        }
        int gap = lenA - lenB;
        while(gap--) curA = curA->next;
        while(curA != nullptr) {
            if(curA == curB) return curA;
            curA = curA->next;
            curB = curB->next;
        }
        return nullptr;
    }
};

142. 環形連結串列 II

題目連結：https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle-ii/
題目難度：中等
文章講解：https://programmercarl.com/0142.環形連結串列II.html
影片講解： https://www.bilibili.com/video/BV1if4y1d7ob
題目狀態：之前在《劍指Offer》中看到過這個題，還記得大致思路，但是實際編寫程式碼的時候還是出現了一些問題，最終透過

思路：
總體上是使用兩次快慢指標解決

  1. 首先判斷其連結串列是不是環形的，採用快慢指標解決，當慢指標與快指標相遇時，表明該連結串列是環形的，返回相遇的節點；
  2. 利用相遇的節點繼續向下遍歷，當節點再一次與自己相等時，表明該節點圍繞了環形一圈，由此獲得環形的大小；
  3. 透過環形的大小，再次利用快慢指標從頭節點遍歷，當快指標和慢指標相等時，獲得了環形連結串列的入口節點。

⚠️注意：
這兩次快慢指標用法不同。

  1. 第一次使用的快慢指標中，快指標每次走兩步，慢指標每次走一步；
  2. 第二次使用的快慢指標中，快指標先走一段，之後快慢指標按照相同的速度向後遍歷。

具體程式碼：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode *CycleNode = InCycle(head);

        if(CycleNode == nullptr) return nullptr;
        int CycleNum = 1;
        for(ListNode *n = CycleNode; n->next != CycleNode; n = n->next) {
            CycleNum++;
        }

        ListNode *fast = head;
        for(int i = 0; i < CycleNum; ++i) fast = fast->next;
        ListNode *slow = head;
        while(fast != slow) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        return slow;
    }

    ListNode *InCycle(ListNode *head) {
        if(head == nullptr || head->next == nullptr) return nullptr;
        ListNode *slow = head->next;
        ListNode *fast = slow->next;
        while(slow != nullptr && fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
            if(slow == fast) return slow;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        return nullptr;
    }
};

連結串列總結（來自程式碼隨想錄）：

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