【链表】算法例题

八、链表

57. 环形链表 ① ×

58. 两数相加 ② √

59. 合并两个有序链表 ① √-

60. 随机链表的复制 ②

61. 反转链表II ② ×

62. K个一组翻转链表 ③

63. 删除链表的倒数第N个结点 ② √-

64. 删除排序链表中的重复元素II ② √-

65. 旋转链表 ② √-

66. 分隔链表 ② √

67. LRU缓存 ②

八、链表

57. 环形链表 ① ×

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 。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 104]
-105 <= Node.val <= 105
pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

进阶：你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

力扣解析：

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方法2：（0ms）

    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) return false;
        int n = 10010;
        while (n -- > 0) {
            head = head.next;
            if (head == null) return false;
        }
        return true;
    }

58. 两数相加 ② √

给你两个非空的链表，表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照逆序的方式存储的，并且每个节点只能存储一位数字。

请你将两个数相加，并以相同形式返回一个表示和的链表。

你可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。

示例 1：

输入：l1 = [2,4,3], l2 = [5,6,4]
输出：[7,0,8]
解释：342 + 465 = 807.

示例 2：

输入：l1 = [0], l2 = [0]
输出：[0]

示例 3：

输入：l1 = [9,9,9,9,9,9,9], l2 = [9,9,9,9]
输出：[8,9,9,9,0,0,0,1]

提示：

每个链表中的节点数在范围 [1, 100] 内
0 <= Node.val <= 9
题目数据保证列表表示的数字不含前导零

方法1：（1ms）

    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode head = new ListNode();
        ListNode temp = head;
        int more = 0;
        int res = 0;
        while (!(l1 == null && l2 == null)){
            res = (l1 != null? l1.val : 0) + (l2 != null? l2.val : 0) + more;
            if (res > 9){
                res = res - 10;
                more = 1;
            }else {
                more = 0;
            }
            ListNode newNode = new ListNode(res);
            temp.next = newNode;
            temp = temp.next;
            if (l1.next != null){
                l1 = l1.next;
            }
            if (l2.next != null){
                l2 = l2.next;
            }
        }
        if (more == 1){
            temp.next = new ListNode(more);
        }
        return head.next;
    }

59. 合并两个有序链表 ① √-

将两个升序链表合并为一个新的升序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

示例 1：

输入：l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出：[1,1,2,3,4,4]

示例 2：

输入：l1 = [], l2 = []
输出：[]

示例 3：

输入：l1 = [], l2 = [0]
输出：[0]

提示：

两个链表的节点数目范围是 [0, 50]
-100 <= Node.val <= 100
l1 和 l2 均按 非递减顺序 排列

方法1：（0ms）

    public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
        if (list1 == null && list2 == null) {
            return null;
        } else if (list1 == null && list2 != null) {
            return list2;
        } else if (list1 != null && list2 == null) {
            return list1;
        }
        ListNode head = new ListNode();
        ListNode left = list1;
        ListNode right = list2;
        ListNode temp = head;
        while (left != null && right != null) {
            if (left.val < right.val) {
                temp.next = left;
                left = left.next;
            } else {
                temp.next = right;
                right = right.next;
            }
            temp = temp.next;
        }
        if (left == null) {
            temp.next = right;
        } else if (right == null) {
            temp.next = left;
        }
        return head.next;
    }

方法2：（0ms 递归）

    public ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {
        if (list1 == null) {
            return list2;
        }
        else if (list2 == null) {
            return list1;
        }
        else if (list1.val < list2.val) {
            list1.next = mergeTwoLists(list1.next, list2);
            return list1;
        }
        else {
            list2.next = mergeTwoLists(list1, list2.next);
            return list2;
        }
    }

60. 随机链表的复制 ②

61. 反转链表II ② ×

给你单链表的头指针 head 和两个整数 left 和 right ，其中 left <= right 。请你反转从位置 left 到位置 right 的链表节点，返回 反转后的链表 。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], left = 2, right = 4
输出：[1,4,3,2,5]

示例 2：

输入：head = [5], left = 1, right = 1
输出：[5]

提示：

链表中节点数目为 n
1 <= n <= 500
-500 <= Node.val <= 500
1 <= left <= right <= n

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方法2：（0ms）

    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {
        // 定义一个dummyHead, 方便处理
        ListNode dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead.next = head;

        // 初始化指针
        ListNode g = dummyHead;
        ListNode p = dummyHead.next;

        // 将指针移到相应的位置
        for(int step = 0; step < m - 1; step++) {
            g = g.next; p = p.next;
        }

        // 头插法插入节点
        for (int i = 0; i < n - m; i++) {
            ListNode removed = p.next;
            p.next = p.next.next;

            removed.next = g.next;
            g.next = removed;
        }

        return dummyHead.next;
    }

作者：贾卷积
链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list-ii/solutions/138910/java-shuang-zhi-zhen-tou-cha-fa-by-mu-yi-cheng-zho/

62. K个一组翻转链表 ③

63. 删除链表的倒数第N个结点 ② √-

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]

示例 2：

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

提示：

链表中结点的数目为 sz
1 <= sz <= 30
0 <= Node.val <= 100
1 <= n <= sz

进阶：你能尝试使用一趟扫描实现吗？

方法1：（0ms）

    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        if (head.next == null && n == 1){
            return null;
        }
        int count = 1;
        ListNode temp = head;
        while (temp.next != null){
            count++;
            temp = temp.next;
        }
        if (n == count){
            return head.next;
        }else {
            int cnt = 1;
            temp = head;
            while (cnt < count - n) {
                cnt++;
                temp = temp.next;
            }
            temp.next = temp.next.next;
            return head;
        }
    }

方法2：（0ms）

解题思路：
整体思路是让前面的指针先移动 n 步，之后前后指针共同移动直到前面的指针到尾部为止
首先设立预先指针 pre
设预先指针 pre 的下一个节点指向 head，设前指针为 start，后指针为 end，二者都等于 pre
start 先向前移动n步
之后 start 和 end 共同向前移动，此时二者的距离为 n，当 start 到尾部时，end 的位置恰好为倒数第 n 个节点
因为要删除该节点，所以要移动到该节点的前一个才能删除，所以循环结束条件为 start.next != null
删除后返回 pre.next，为什么不直接返回 head 呢，因为 head 有可能是被删掉的点
时间复杂度：O(n)

作者：画手大鹏
链接：https://leetcode.cn/problems/remove-nth-node-from-end-of-list/solutions/7803/hua-jie-suan-fa-19-shan-chu-lian-biao-de-dao-shu-d/

    //通过快慢指针来解决，类似于你要删除中间元素的题
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        //定义一个伪节点，用于返回结果
        ListNode dumpy = new ListNode(0);
        dumpy.next = head;
        //定义一个快指针,指向伪节点，用于遍历链表
        ListNode prev = dumpy;
        //定一个慢指针，
        ListNode tail = dumpy;
        //让快指针先移动 n 步
        while(n >0){
            prev = prev.next;
            n--;
        }
        //只要快指针不指向空，就继续循环
        while(prev.next !=null){
            //让快慢指针同时移动
            tail = tail.next;
            prev = prev.next;
        }
        //这时慢指针移动到的位置就是，要删除节点的前一个节点
        //所以只要删除当前节点的下一个节点
        tail.next = tail.next.next;
        //返回为指针指向的头节点
        return dumpy.next;
    }

64. 删除排序链表中的重复元素II ② √-

给定一个已排序的链表的头 head ， 删除原始链表中所有重复数字的节点，只留下不同的数字 。返回 已排序的链表 。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,3,4,4,5]
输出：[1,2,5]

示例 2：

输入：head = [1,1,1,2,3]
输出：[2,3]

提示：

链表中节点数目在范围 [0, 300] 内
-100 <= Node.val <= 100
题目数据保证链表已经按升序排列

方法1：（0ms）

    public static ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null){
            return head;
        }
        ListNode pre = new ListNode(0);
        pre.next = head;
        ListNode newNode = pre;
        while (head != null && head.next != null){
            if (head.val != head.next.val) {   // 用值做比较，而不是两个节点做比较，节点一定不相等
                head = head.next;
                pre = pre.next;
            }else {
                while (head.next != null && head.next.val == head.val){  // 用值做比较
                    head = head.next;
                }
                head = head.next;
                pre.next = head;
            }
        }
        return newNode.next;
    }

解题思路：力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

65. 旋转链表 ② √-

给你一个链表的头节点 head ，旋转链表，将链表每个节点向右移动 k 个位置。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[4,5,1,2,3]

示例 2：

输入：head = [0,1,2], k = 4
输出：[2,0,1]

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 500] 内
-100 <= Node.val <= 100
0 <= k <= 2 * 109

方法1：（1842ms）

    public static ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        if (head == null || head.next == null || k == 0){
            return head;
        }
        ListNode temp = head;
        ListNode pre = new ListNode(0);
        pre.next = head;
        int cnt = 0;
        while (cnt < k - 1){
            if (temp.next == null){
                temp = head;
            }else {
                temp = temp.next;
            }
            cnt++;
        }
        while (temp != null){
            pre = pre.next;
            temp = temp.next;
        }
        ListNode cur = pre;
        while (pre.next != null){
            pre = pre.next;
        }
        while (head != cur){
            pre.next = new ListNode(head.val);
            pre = pre.next;
            head = head.next;
        }
        return cur;
    }

方法2：（0ms）

    public static ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        if(head == null || head.next == null || k <= 0) {
            return head;
        }
        int n = 0;
        ListNode p = head;
        while(p != null) {
            p = p.next;
            n++;
        }
        k = k%n;
        if(k == n || k == 0) {
            return head;
        }
        ListNode slow = head , fast = head;
        for(int i=0; i<n-1; i++) {
            if(i >= k) {
                slow = slow.next;
            }
            fast = fast.next;
        }

        ListNode ans = head;
        ans = slow.next; //slow为新链表头结点的前一个节点 
        slow.next = null; //在旧链表中将新链表头结点与之前的节点斩断
        fast.next = head;  //旧链表的尾节点连接上旧链表的头结点
        return ans;
    }

66. 分隔链表 ② √

给你一个链表的头节点 head 和一个特定值 x ，请你对链表进行分隔，使得所有小于 x 的节点都出现在 大于或等于 x 的节点之前。

你应当保留两个分区中每个节点的初始相对位置。

示例 1：

输入：head = [1,4,3,2,5,2], x = 3
输出：[1,2,2,4,3,5]

示例 2：

输入：head = [2,1], x = 2
输出：[1,2]

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 200] 内
-100 <= Node.val <= 100
-200 <= x <= 200

方法1：（0ms）

    public static ListNode partition(ListNode head, int x) {
        if (head == null || head.next == null){
            return head;
        }
        ListNode pre = new ListNode(0);
        pre.next = head;
        ListNode temp = head;
        ListNode newList = pre;
        while (temp != null && temp.val < x){
            temp = temp.next;
            pre = pre.next;
        }
        if (temp == null){
            return head;
        }
        ListNode cur = temp;
        ListNode newPre = new ListNode(0);
        newPre.next = temp;
        ListNode newCur = cur;
        while (cur != null){
            if (cur.val < x){
                newCur = cur.next;
                pre.next = new ListNode(cur.val);
                pre = pre.next;
                cur = newCur;
                newPre.next = cur;
            }else {
                cur = cur.next;
                newPre = newPre.next;
            }
        }
        pre.next = temp;
        return newList.next;
    }

方法2：（0ms）:力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

    public ListNode partition(ListNode head, int x) {
        ListNode smlDummy = new ListNode(0), bigDummy = new ListNode(0);
        ListNode sml = smlDummy, big = bigDummy;
        while (head != null) {
            if (head.val < x) {
                sml.next = head;
                sml = sml.next;
            } else {
                big.next = head;
                big = big.next;
            }
            head = head.next;
        }
        sml.next = bigDummy.next;
        big.next = null;
        return smlDummy.next;
    }

作者：Krahets
链接：https://leetcode.cn/problems/partition-list/solutions/2362068/86-fen-ge-lian-biao-shuang-zhi-zhen-qing-hha7/
来源：力扣（LeetCode）
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