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  • 面试必备 LeetCode 链表算法题汇总,全程干货!

    引言:

      搜集题目的难度是在简单级别和中级级别,也是面试常考的题目。题目的题解,使用的开发语言是Swift。

      因为题目的描述很长,以及有各种案例提示,为了不占篇幅,所以没有展示出来,大家可以直接通过题号查询去查看题目的描述。

      文章的写作顺序是:

           1. 展示题号和以及题目的链接 

            2. 核心思想的讲述 

            3. 代码实现。

            最后本文提供的代码都是在LeetCode上提交通过的。

    1. Linked List Questions(链表相关问题)

    1.LeetCode_141: 链表是否有环 
    2.LeetCode_160: 相交链表
    3.LeetCode_206: 链表反转
    4.LeetCode_ 21: 合并两个有序链表
    5.剑指offer_ 22: 链表中倒数第k个节点
    6.剑指Offer_ 06: 从尾到头打印链表
    7.LeetCode_ 19: 删除链表的倒数第 N 个结点
    8.LeetCode_237: 删除链表中的节点
    9.LeetCode_ 83: 删除排序链表中的重复元素
    10.LeetCode_ 82: 删除排序链表中的所有重复元素 II
    11.LeetCode_203: 删除链表里某个值的所有节点
    12.LeetCode_ 86: 分隔链表
    13.LeetCode_328: 奇偶链表

    1. 链表是否有环

    1.1 核心思想讲解

    这个思想使用的是快慢指针。
    类比:就比如学校操场,A、B两人跑围着操场跑步,A跑的慢,B跑的快,他们从开始起跑后,随着时间的推移,最终他们会在操场的某个地点相遇。 
      如果A、B在一个高速公路上跑,一个慢一个快,他们始终都没有机会相遇。
      快慢指针就是使用上述的原理,slow指针一次走一步,quick指针一次走两步。通过这样的方式遍历整个链表。如果没相遇就说明没有环,就像高速公路。如果彼此相遇了,说明有环,就像学校操场上的环形跑道。

    1.2 代码实现

    func hasCycle(_ head: ListNode?) -> Bool {
        if head == nil || head?.next == nil { return false }
        var slow = head
        var fast = head?.next
    
        while fast != nil && fast?.next != nil {
            if slow === fast { return true }
            slow = slow?.next
            fast = fast?.next?.next
        }
    
        return false
    }

    2. 链表相交

    2.1 核心思想讲解

    你变成我,我变成你,我们便相遇了。那么为什么能相遇呢? 
    设长链表 A 长度为 LA,短链表长度 LB;由于速度相同,则在长链表 A 走完 LA 长度时,短链表 B 已经反过头在 A 上走了 LA-LB 的长度,剩余要走的长度为 LA-(LA-LB) = LB;

    之后长链表 A 要反过头在 B上走,剩余要走的长度也是 LB;也就是说目前两个链表“对齐”了。因此,接下来遇到的第一个相同节点便是两个链表的交点。

    那如果两个链表不存在交点呢?
    答:这样的话第 4 步就会一直执行到两个链表的末尾,la,lb 都为 null,也会跳出循环,返回null。

    2.2 代码实现

    func getIntersectionNode(_ headA: ListNode?, _ headB: ListNode?) -> ListNode? {
            var currentA = headA
            var currentB = headB
            //  !== 用的是对像不等于 不是 !=
            while currentA !== currentB {
            currentA = (currentA != nil) ? currentA?.next : headB
            currentB = (currentB != nil) ? currentB?.next : headA
          }
            return currentA
        }

    3.链表反转

    3.1 解题方法讲解

    设置三个节点precurnext
    (1)每次查看cur节点是否为NULL,如果是,则结束循环,获得结果
    (2)如果cur节点不是为NULL,则先设置临时变量nextcur的下一个节点
    (3)让cur的下一个节点变成指向pre,而后pre移动curcur移动到next
    (4)重复(1)(2)(3)
    (5)返回pre

    3.2 代码实现

    func reverseList(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
        var pre: ListNode?
        var cur = head
        var next = head?.next
        while cur != nil {
            next = cur?.next
            cur?.next = pre // 反转, 指向pre
            pre = cur
            cur = next
        }
        return pre
    }

    4. 合并两个有序链表

    4.1 算法核心思想

    因为一开始不好判断l1和l2谁是空节点,所以创建 dummy这个空节点;
    通过两个链表的节点 val 大小对比,更新空链表指针 cur 值
    每次更新 cur 值后,同时更新两个有序链表指针,保存链表指针 cur 到最新位置
    最后 return 到 dummy.next,即头节点可得整个链表

    4.2 代码实现

    func mergeTwoLists(_ l1: ListNode?, _ l2: ListNode?) -> ListNode? {
        if l1 == nil { return l2 }
        if l2 == nil { return l1 }
        // 创建一个空节点,并让cur指针指向它,为最后返回结果提供了便利性,是一个很好的技巧
        var dummy = ListNode()
        var cur: ListNode? = dummy
        var headA = l1
        var headB = l2
    
        while headA != nil && headB != nil {
            if headA!.val < headB!.val {
                cur?.next = headA
                headA = headA?.next
            } else {
                cur?.next = headB
                headB = headB?.next
            }
            cur = cur?.next
        }
    
        if headA == nil {
            cur?.next = headB
        }
    
        if headB == nil {
            cur?.next = headA
        }
        return dummy.next
    }

    5. 链表中倒数第k个节点

    5.1 核心思想

    双指针 l r
    r指针先走k-1步,这样l指针和r指针之间就相差k-1。
    这个时候l和r一起往后遍历,当r走到链表末尾的时候,l指针刚好是倒数第k个节点

    5.2 代码实现

    func getKthFromEnd(_ head: ListNode?, _ k: Int) -> ListNode? {
        if head == nil || k == 0 { return head }
        var count = k
        var l: ListNode? = head
        var r: ListNode? = head
        while count > 1 {
            guard let node = r?.next else { return nil }
            count -= 1
            r = node
        }
        while r?.next != nil {
            l = l?.next
            r = r?.next
        }
        
        return l
    }

    6. 倒序打印链表

    6.1 核心思想

    既然倒序,那就用递归

    6.2 代码实现

    var nums = [Int]()
    func reversePrint(_ head: ListNode?) -> [Int] {
        if head == nil { return nums }
        reverse(head)
        nums.append(head!.val)
        return nums
    }
    
    func reverse(_ head: ListNode?) {
        guard let next = head?.next else { return }
        reverse(head?.next)
        nums.append(next.val)
    }

    或者这样:

    var nums = [Int]()
    func reversePrint(_ head: ListNode?) -> [Int] {
        guard let head = head else {
            return []
        }
        reversePrint(head.next)
        nums.append(head.val)
        return nums
    }

    7. 删除链表的倒数第 N 个结点

    7.1 核心思想

      这个题目和第5题的思想是一样的。但是有一个很特殊的情况:假设链表的长度是N,删除倒数第N个节点就是头结点了。为了处理这个特殊的情况,我们可以从第4题中得到灵感,就是创建一个虚拟的空节点dummy,并让dummy.next = head即可。

    7.2 代码实现

    func removeNthFromEnd(_ head: ListNode?, _ n: Int) -> ListNode? {
        if head == nil || n == 0 { return nil }
        var count = n
        var dummy = ListNode(0,head)
        var first: ListNode? = dummy
        var second: ListNode? = dummy
        
        while count > 0 {
            guard let node = second?.next else { return nil }
            second = node
            count -= 1
        }
        
        while second?.next != nil  {
            second = second?.next
            first = first?.next
        }
        first?.next = first?.next?.next
        return dummy.next
    }

    8. 删除链表中的节点

    8.1 核心思想

    思路分析
    如果我们要在链表中删除一个节点,一般的操作是:

    修改要删除节点的上一个节点的指针
    将该指针指向要删除节点的下一个节点
    例如,在链表 [4, 5, 1, 9] 中,当我们要删除节点5 时,我们会修改节点 5 上一个节点 4 的指针,让它指向节点 5 的下一个节点,即节点 1.
    但这道题只告诉我们要删除的节点,我们并不知道该节点的上一个节点是什么,这时候又该如何是好呢?

    既然我们要删除一个节点时需要知道它的上一个节点,如果我们无法得知上一个节点,我们就找一个可以知道上一个节点的节点,把它变成要删除的节点,然后删除它。

    这样听起来好像有些拗口?没事,直接看一个例子!
    还是 [4, 5, 1, 9] 链表,还是删除节点 5。

    首先,我们把节点 5 下一个节点的值赋给它,节点变成了[4, 1, 1, 9] 然后删除第三个节点1即可

    8.2 代码实现

    func deleteNode(_ node: ListNode?) {
        guard let node = node else { return }
        var nextNode = node.next
        node.val = nextNode!.val
        node.next = nextNode!.next
    }

    9. 删除排序链表中的重复元素

    9.1 核心思想

    指定 cur 指针指向头部 head
    当 cur 和 cur.next 的存在为循环结束条件,当二者有一个不存在时说明链表没有去重复的必要了
    当 cur.val 和 cur.next.val 相等时说明需要去重,则将 cur 的下一个指针指向下一个的下一个,这样就能达到去重复的效果
    如果不相等则 cur 移动到下一个位置继续循环

    解法二:

    还有一种解法:灵感来源于2数之和的那道算法题,使用map的去重的思想。

    9.2 代码实现

     func deleteDuplicates(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
            if head == nil {  return nil }
            var cur = head
            while cur != nil && cur?.next != nil {
                if cur!.val == cur!.next!.val {
                    cur?.next = cur?.next?.next
                } else {
                    cur = cur?.next
                }
            }
            return head
        }
     func removeDuplicateNodes(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
            if head == nil { return nil }
            var map:[Int: ListNode] = [:]
            var p = head
            map[p!.val] = p!
            while p?.next != nil {
                if map[p!.next!.val] != nil {
                    p!.next = p!.next!.next
                } else {
                    map[p!.next!.val] = p!.next!
                    p = p?.next
                }
            }
            return head
        }

    10. 删除排序链表中的所有重复元素 II

    10.1 核心思想

    由于给定的链表是排好序的,因此重复的元素在链表中出现的位置是连续的,因此我们只需要对链表进行一次遍历,就可以删除重复的元素。由于链表的头节点可能会被删除,因此我们需要额外使用一个哑节点(dummy node)指向链表的头节点。

    具体地,我们从指针 cur 指向链表的哑节点,随后开始对链表进行遍历。如果当前 cur.next 与 cur.next.next 对应的元素相同,那么我们就需要将 cur.next 以及所有后面拥有相同元素值的链表节点全部删除。我们记下这个元素值 x,随后不断将 cur.next 从链表中移除,直到 cur.next 为空节点或者其元素值不等于 x 为止。此时,我们将链表中所有元素值为 x 的节点全部删除。

    如果当前 cur.next 与 cur.next.next 对应的元素不相同,那么说明链表中只有一个元素值为 cur.next 的节点,那么我们就可以将 cur 指向 cur.next。

    当遍历完整个链表之后,我们返回链表的的哑节点的下一个节点 dummy.next 即可。

    10.2 代码实现

    func deleteDuplicates(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
            if head == nil { return nil }
            var dummy = ListNode(0,head)
            var cur: ListNode? = dummy
            while cur?.next != nil && cur?.next?.next != nil {
                if cur!.next!.val == cur!.next!.next!.val {
                    let x = cur!.next!.val
                    // 二次 while 删掉重复的节点
                    while cur?.next != nil && cur!.next!.val == x {
                        cur?.next = cur?.next?.next
                    }
                } else {
                   cur = cur?.next
                }
            }
            return dummy.next
        }

    11. 删掉链表里某个值的所有节点

    11.1 核心思想

    因为担心头节点也是删除的节点,所以开始的时候加一个dummy虚拟节点。后续的就是删除操作了。
    特别是cur?.next = cur?.next?.next // 执行删除 这句话,就是一直删,直到下个节点值不等于val,才让cur = cur?.next

    11.2 代码实现

     func removeElements(_ head: ListNode?, _ val: Int) -> ListNode? {
            if head == nil { return head }
            var dummy = ListNode(0, head)
            var cur: ListNode? = dummy
            while cur?.next != nil {
                if cur!.next!.val == val {
                    cur?.next = cur?.next?.next // 执行删除
                }else {
                    cur = cur?.next
                }
            }
            return dummy.next
        }

    12. 分割链表

    12.1 核心思想

    2 个新的链表来保存,到最后再把两个2链表链接起来即可

    12.2 代码实现

    func partition(_ head: ListNode?, _ x: Int) -> ListNode? {
        if head == nil { return nil }
        var node = head
        var lHead = ListNode(0), lTrail = lHead
        var rHead = ListNode(0), rTrail = rHead
        while node != nil {
            if node!.val < x {
                lTrail.next = node
                lTrail = lTrail.next! //lTrail = curHead!
            }else {
                rTrail.next = node
                rTrail = rTrail.next! //  rTrail = curHead!
            }
            node = node?.next
        }
        rTrail.next = nil
        lTrail.next = rHead.next
        return lHead.next
    }

    13. 奇偶链表

    13.1 核心思想

    和12题的的解法是一样的,就是更改了判断条件而已

    13.2 代码实现

    func oddEvenList(_ head: ListNode?) -> ListNode? {
            if head == nil { return nil }
            var node = head
            var lHead = ListNode(0), lTrail = lHead
            var rHead = ListNode(0), rTrail = rHead
            var flag = false
            while node != nil {
                if !flag {
                    lTrail.next = node
                    lTrail = lTrail.next!
                }else {
                    rTrail.next = node
                    rTrail = rTrail.next! //  rTrail = curHead!
                }
                flag.toggle()
                node = node?.next
            }
            rTrail.next = nil
            lTrail.next = rHead.next
            return lHead.next
        }

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