算法总结——链表

算法总结——链表:

• 数组建立链表
• 打印链表
• 插入节点(头插)
• 查找节点
• 删除节点
• 反转链表
• 找出单链表的倒数第k个元素
• 两个单链表相交，计算相交点
• 找出中间节点
• 单链表排序,时间复杂度O(n2)
• 单链表排序，时间复杂度O(nlogn)——归并排序，详见leetcode sort list
• 合并两个有序链表，虚拟节点法——详见归并排序的merge
• 判断链表是否有环，如果有环，计算环的长度;如果无环，则返回-1
• 删除单链表中重复的元素，借助map实现
• 用链表模仿大整数加法，leetcode有类似题目，当时用的是循环，此次试试递归
• 二级链表，每个节点指向一个链表，将其转为单链表

#include <iostream>
#include <map>
#include <vector>
using namespace std;

struct ListNode{
    int val;
    ListNode* next;
    ListNode(int x):val(x),next(NULL){};
};


//数组建立链表
ListNode* ConstructLinkedList(vector<int> List){
    if(List.size()==0)
        return NULL;
    ListNode* head = new ListNode(List[0]);
    ListNode* p=head;
    for(int i=1;i<List.size();i++){
        p->next=new ListNode(List[i]);
        p=p->next;
    }
    p->next=NULL;
    return head;
}

//打印链表
void PrintList(ListNode* head){
    if(head==NULL)
        return;
    ListNode *p=head;
    while(p!=NULL){
        cout<<p->val<<"->";
        p=p->next;
    }
    return;
}

//插入节点(头插)
ListNode* InsertNode(ListNode* head,int val){
    ListNode* p= new ListNode(val);
    p->next=head;
    head=p;
    return head;
}
//查找节点
ListNode* FindNode(ListNode* head,int val){
    if(head==NULL)
        return NULL;
    ListNode* p=head;
    while(p!=NULL){
        if(p->val==val)
            return p;
        p=p->next;
    }
    return NULL;
}
//删除节点
ListNode* DeleteNode(ListNode* head,int val){
    if(head==NULL){
        cout<<"List is empty!"<<endl;
        exit(1);
    }
    //delete the head node
    ListNode* p=head;
    if(head->val==val){
        head=head->next;
        delete(p);
        return head;
    }
    ListNode* q=p;
    while(p!=NULL){
        if(p->val==val){
            //delete the tail node
            if(p->next==NULL){
                q->next=NULL;
                delete(p);
            }
            else{
                q->next=p->next;
                delete(p);
            }
        }
        p=p->next;
        q=p;
    }
    return head;
}
//反转链表
ListNode* ReverseList(ListNode* head){
    if(head==NULL||head->next==NULL)
        return head;
    ListNode* p=head->next,*q=head,*l=head;
    while(p->next!=NULL){
        l=p->next;
        p->next=q;
        q=p;
        p=l;
    }
    p->next=q;
    head->next=NULL;
    return p;
}
//找出单链表的倒数第k个元素
ListNode* FindTheNode(ListNode* head,int k){
    if(head==NULL||k==0)
        return NULL;
    ListNode* p=head,*q=head;
    int len=abs(k);
    while(len>0){
        p=p->next;
        --len;
    }
    if(k<0)
        return p;
    while(p!=NULL){
        p=p->next;
        q=q->next;
    }
    return q;
}
//两个单链表相交，计算相交点
//解法1：对齐长度后再循环判断
//解法2：链表A的尾巴指向链表B的头部，判断环入口点
ListNode* FindInsectNode(ListNode* l1,ListNode* l2){
    ListNode* p=l1;
    ListNode* q=l2;
    int len1=0,len2=0;
    while(p!=NULL)
        len1++;
    while(q!=NULL)
        len2++;

    for(int i=0;i<len1-len2;i++)
        p=p->next;
    for(int j=0;j<len2-len1;j++)
        q=q->next;
    while(q!=NULL&&p!=NULL&&q->val!=p->val){
        p=p->next;
        q=q->next;
    }
    return q;
}
//找出中间节点
ListNode* FindMiddleNode(ListNode* head){
    if(head==NULL||head->next==NULL)
        return head;
    ListNode* p=head,*q=head;
    while(p&&p->next!=NULL){
        p=p->next->next;
        q=q->next;
    }
    return q;
}
//单链表冒泡排序,时间复杂度O(n2)
ListNode* SortList1(ListNode* head){
    if(head==NULL||head->next==NULL)
        return head;
    ListNode* p=head;
    int length;
    while(p!=NULL){
        length++;
        p=p->next;
    }
    while(length>0){
        ListNode* j=head;
        ListNode* k=j->next;
        if(j->val>k->val){
            int tmp=j->val;
            j->val=k->val;
            k->val=tmp;
        }
    }
}
//单链表插入排序

ListNode* insertionSortList(ListNode* head) {
        if(head==NULL||head->next==NULL)
            return head;
        ListNode* newhead = new ListNode(-2147483648);
        newhead->next=head;
        ListNode* q=head;
        ListNode* p=head->next;
        while(p!=NULL){
            ListNode* s1=newhead;
            ListNode* s2=s1->next;
            while(s2!=p&&s2->val<=p->val){
                s1=s2;
                s2=s2->next;
            }
            if(s2!=p){
            s1->next=p;
            q->next=p->next;
            p->next=s2;
            
            p=q->next;}
            else{
                q=p;
                p=p->next;
            }
        }
        return newhead->next;      
    }
//单链表排序，时间复杂度O(nlogn)——归并排序，详见leetcode sort list
//合并两个有序链表，虚拟节点法——详见归并排序的merge
//判断链表是否有环

bool hasCycle(ListNode *head) {
if(head==NULL||head->next==NULL||head->next->next==NULL)
return false;
if(head->next==head||head->next->next==head)
return true;
ListNode* quick=head->next->next;
ListNode* slow=head->next;
while((quick!=NULL&&quick->next!=NULL)&&slow!=quick){
quick=quick->next->next;
slow=slow->next;
}
if(quick==NULL||quick->next==NULL)
return false;
return true;
}

//判断链表是否有环，如果有环，计算环的长度;如果无环，则返回-1
bool CalCircle(ListNode* head,ListNode* intersect,int& cirlen){
    intersect=NULL;
    cirlen=-1;
    int step=0;
    if(head==NULL||head->next==NULL||head->next->next==NULL)
        return false;
    if(head->next==head){
        intersect=head;
        cirlen=0;
        return true;

    }
    if(head->next->next==head){
        intersect=head;
        cirlen=1;
　　　　 return true;
    }
    ListNode* quick=head->next->next,*slow=head;
    while((quick!=NULL&&quick->next!=NULL)||slow!=quick){
        quick=quick->next->next;
        slow=slow->next;
        step++;
    }
    if(quick==NULL||quick->next==NULL)
        return false;
    if(slow==quick){
        intersect=slow;
        cirlen=step/2;
    }
    return true;
}

//删除单链表中重复的元素，借助map实现
ListNode* DeleteCopy(ListNode* head){
    if(head==NULL||head->next==NULL)
        return head;
    map<int,int> List;
    ListNode* p=head,*q=head;
    while(p!=NULL){
        if(List.find(p->val)==List.end()){
            List[p->val]=1;
            q=p;
            p=p->next;
        }
        else{
            q->next=p->next;
            delete(p);
            p=q->next;
        }
    }
    return head;
}

//用链表模仿大整数加法，leetcode有类似题目，当时用的是循环，此次试试递归
ListNode* AddNumber(ListNode* l1,ListNode* l2,int& carry)
{
    if(!l1&&!l2){
        if(carry>0)
            return new ListNode(carry);
        else return NULL;
    }
    ListNode* tmp=l1;
    if(l1==NULL||l2==NULL){
        if(l1==NULL){
            tmp=l2;
            carry+=tmp->val;
            tmp->val=carry%10;
            carry/=10;
            tmp->next=AddNumber(l1,l2->next,carry);
        }
        else {
            tmp=l1;
            carry+=tmp->val;
            tmp->val=carry%10;
            carry/=10;
            tmp->next=AddNumber(l1->next,l2,carry);
        }
        return tmp;
    }

    carry+=(l1->val+l2->val);
    tmp->val=carry%10;
    carry/=10;
    tmp->next=AddNumber(l1->next,l2->next,carry);
    return tmp;
}

struct ListofList{
    ListNode* head;
    ListofList* next;
};
//二级链表，每个节点指向一个链表，将其转为单链表
ListNode* GenerateList(ListofList* HList){
    if(HList==NULL)
        return NULL;
    ListofList *p=HList;
    ListNode *ret=HList->head;
    while(p->next!=NULL)
    {
        ListNode *q=p->head;
        while(q->next!=NULL)
            q=q->next;
        q->next=p->next->head;
        p=p->next;
    }
    return ret;
}