LeetCode刷题总结-链表
一、链表
链表分为单向链表、单向循环链表和双向链表，一下以单向链表为例实现单向链表的节点实现和单链表的基本操作。
单向链表
单向链表也叫单链表，是链表中最简单的一种形式，它的每个节点包含两个域，一个信息域（元素域）和一个链接域。这个链接指向链表中的下一个节点，而最后一个节点的链接域则指向一个空值。
- 表元素域elem用来存放具体的数据；
- 链接域next用来存放下一个节点的位置（python中的标识）；
- 变量p指向链表的头节点（首节点）的位置，从p出发能找到表中的任意节点；
节点实现
class SingleNode(object):
"""单链表的结点"""
def __init__(self,item):
# _item存放数据元素
self.item = item
# _next是下一个节点的标识
self.next = None
单链表的操作
- is_empty() 链表是否为空；
- length() 链表长度；
- travel() 遍历整个链表；
- add(item) 链表头部添加元素；
- append(item) 链表尾部添加元素；
- insert(pos, item) 指定位置添加元素；
- remove(item) 删除节点；
- search(item) 查找节点是否存在；
class SingleLinkList(object):
"""单链表"""
def __init__(self):
self._head = None
def is_empty(self):
"""判断链表是否为空"""
return self._head == None
def length(self):
"""链表长度"""
# cur初始时指向头节点
cur = self._head
count = 0
# 尾节点指向None，当未到达尾部时
while cur != None:
count += 1
# 将cur后移一个节点
cur = cur.next
return count
def travel(self):
"""遍历链表"""
cur = self._head
while cur != None:
print （cur.item）
cur = cur.next
def add(self, item):
"""头部添加元素"""
# 先创建一个保存item值的节点
node = SingleNode(item)
# 将新节点的链接域next指向头节点，即_head指向的位置
node.next = self._head
# 将链表的头_head指向新节点
self._head = node
def append(self, item):
"""尾部添加元素"""
node = SingleNode(item)
# 先判断链表是否为空，若是空链表，则将_head指向新节点
if self.is_empty():
self._head = node
# 若不为空，则找到尾部，将尾节点的next指向新节点
else:
cur = self._head
while cur.next != None:
cur = cur.next
cur.next = node
def insert(self, pos, item):
"""指定位置添加元素"""
# 若指定位置pos为第一个元素之前，则执行头部插入
if pos <= 0:
self.add(item)
# 若指定位置超过链表尾部，则执行尾部插入
elif pos > (self.length()-1):
self.append(item)
# 找到指定位置
else:
node = SingleNode(item)
count = 0
# pre用来指向指定位置pos的前一个位置pos-1，初始从头节点开始移动到指定位置
pre = self._head
while count < (pos-1):
count += 1
pre = pre.next
# 先将新节点node的next指向插入位置的节点
node.next = pre.next
# 将插入位置的前一个节点的next指向新节点
pre.next = node
def remove(self,item):
"""删除节点"""
cur = self._head
pre = None
while cur != None:
# 找到了指定元素
if cur.item == item:
# 如果第一个就是删除的节点
if not pre:
# 将头指针指向头节点的后一个节点
self._head = cur.next
else:
# 将删除位置前一个节点的next指向删除位置的后一个节点
pre.next = cur.next
break
else:
# 继续按链表后移节点
pre = cur
cur = cur.next
def search(self,item):
"""链表查找节点是否存在，并返回True或者False"""
cur = self._head
while cur != None:
if cur.item == item:
return True
cur = cur.next
return False
if __name__ == "__main__":
ll = SingleLinkList()
ll.add(1)
ll.add(2)
ll.append(3)
ll.insert(2, 4)
print "length:",ll.length()
ll.travel()
print ll.search(3)
print ll.search(5)
ll.remove(1)
print "length:",ll.length()
ll.travel()
二、LeetCode相关题目
2. 两数之和
题意：给出两个非空的链表用来表示两个非负的整数。其中，它们的各自的位数是按照逆序方式存储的，并且它们的每个节点只能存储一位数字，如果我们将这两个数相加起来，则会返回一个新的链表来表示它们的和。你可以假设出了数字0之外，这两个数都不会以0开头。
思路：此题为链表的基础题，给出的l1,l2两个链表表示的位数按照逆序排序，计算两个列表的和就和笔算两个数字的加法原理一样，首先计算个位，把计算的个位数存储，十位数进行进位；当下一个循环时，把上次的进位和这次一起计算，以此类推，直到给出的两个链表全部计算完。
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
# def __init__(self, x):
# self.val = x
# self.next = None
class Solution(object):
def addTwoNumbers(self, l1, l2):
"""
:type l1: ListNode
:type l2: ListNode
:rtype: ListNode
"""
temp = ListNode(0)
l3 = temp
a = 0
#当l1不为空或者l2不为空或者a不等于0的时候
while l1 != None or l2 !=None or a != 0:
if l1 :
#a等于a加上l1当前的值
a += l1.val
#l1的指针指向下一个
l1 = l1.next
if l2 :
a += l2.val
l2 = l2.next
#temp的下一个的值就是 a%10
temp.next = ListNode(a%10)
temp = temp.next
a=a//10
#l3代替temp来输出链表
return l3.next
19. 删除链表的倒数第N个节点
题意：给定一个链表，删除链表的倒数第n个节点，并返回链表的头结点。
思路：1.遍历两遍，第一遍计算此列表一共有多少个节点，第二遍删除第n个节点；
2.定义两个指针，两个指针相差n个节点，当后面的指针遍历完整个链表时，删除前面指针的节点。
思路一：
思路二：
class Solution:
def removeNthFromEnd(self, head, n):
"""
:type head: ListNode
:type n: int
:rtype: ListNode
"""
p = q = head
for i in range(n):
q = q.next # 前面的指针先移动n个节点
if not q: # 如果移动n次正好是None，则说明次链表的长度就为n，应该直接去掉头结点
return head.next
while q.next:
p = p.next
q = q.next
p.next = p.next.next
return head
21. 合并两个有序链表
题意：将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成；
思路：此题为列表操作的基本题目，只需要比较两个列表当前节点元素哪个更小，加入到定义好的链表中并向后移动指针；
class Solution: def mergeTwoLists(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode: head = p = ListNode(-1) # 任意定义一个头结点 while l1 and l2: # 比较l1和l2节点元素的大小，小的节点加入到head节点中，并移动指针 if l1.val < l2.val: p.next = l1 l1 = l1.next else: p.next = l2 l2 = l2.next p = p.next p.next = l1 if l1 else l2 return head.next
23. 合并K个排序链表
题意：合并k个排序链表，返回合并后的排序链表。请分析和描述算法的复杂度；
思路：1. 暴力法，遍历所有链表，获得所有元素，将元素排序后，依次放在链表中；
2.逐一比较，比较k个节点的元素，获得最小值，添加到创建链表的最后；
思路一：
class Solution(object):
def mergeKLists(self, lists):
"""
:type lists: List[ListNode]
:rtype: ListNode
"""
nodes = []
head = point = ListNode(0)
for l in lists:
while l:
nodes.append(l.val)
l = l.next
for x in sorted(nodes):
point.next = ListNode(x)
point = point.next
return head.next
时间复杂度：O(NlogN)，其中N是节点的总数目；
空间复杂度：O（N）。
思路二：
24. 两两交换链表中的节点
题意：给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的节点。
思路：
class Solution:
def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode:
dummy = p = ListNode(-1)
p.next = head
while p.next and p.next.next:
a, b = p.next, p.next.next
p.next = b
a.next = b.next
b.next = a
p = a
return dummy.next
25. K个一组翻转链表