【刷题】链表

发表于 2022-09-25 更新于 2022-09-27 分类于 leetcode 阅读次数：

本文字数： 7.7k 阅读时长 ≈ 26 分钟

前言

链表链表。

203. 移除链表元素

给你一个链表的头节点head 和一个整数val ，请你删除链表中所有满足Node.val == val 的节点，并返回新的头节点。
Pasted image 20220923105146.png
示例 1：

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：

输入：head = [], val = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [7,7,7,7], val = 7
输出：[]

提示：
- 列表中的节点数目在范围 [0, 104]内
- 1 <= Node.val <= 50
- 0 <= val <= 50

解题思路：
该题为基础链表操作，通过在链表前增加一个dummy_head，实现如果头节点的值为要删除的值的便捷操作，但要注意，最后返回的是dummy_head.next。

# [203] 移除链表元素

# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next

class Solution:
    def removeElements(self, head: Optional[ListNode], val: int) -> Optional[ListNode]:
        dummy_head = ListNode(next=head)
        cur = dummy_head
        while(cur.next is not None):
            if cur.next.val==val:
                cur.next=cur.next.next
            else:
                cur=cur.next
        return dummy_head.next

707. 设计链表

设计链表的实现。您可以选择使用单链表或双链表。单链表中的节点应该具有两个属性：val 和 next。val是当前节点的值，next是指向下一个节点的指针/引用。如果要使用双向链表，则还需要一个属性 prev 以指示链表中的上一个节点。假设链表中的所有节点都是 0-index 的。

在链表类中实现这些功能：

get(index)：获取链表中第index个节点的值。如果索引无效，则返回-1。
addAtHead(val)：在链表的第一个元素之前添加一个值为val的节点。插入后，新节点将成为链表的第一个节点。
addAtTail(val)：将值为val 的节点追加到链表的最后一个元素。
addAtIndex(index,val)：在链表中的第 index 个节点之前添加值为 val 的节点。如果 index 等于链表的长度，则该节点将附加到链表的末尾。如果 index 大于链表长度，则不会插入节点。如果index小于0，则在头部插入节点。
deleteAtIndex(index)：如果索引 index 有效，则删除链表中的第index 个节点。

示例：

MyLinkedList linkedList = new MyLinkedList();
linkedList.addAtHead(1);
linkedList.addAtTail(3);
linkedList.addAtIndex(1,2); //链表变为1-> 2-> 3
linkedList.get(1); //返回2
linkedList.deleteAtIndex(1); //现在链表是1-> 3
linkedList.get(1); //返回3

提示：
- 所有val值都在[1, 1000]之内。
- 操作次数将在[1, 1000]之内。
- 请不要使用内置的 LinkedList 库。

解题思路：
实现链表的相关操作。
增删查。
注：这道题index从0开始。

# [707] 设计链表

class LinkedNode:
    def __init__(self, val):
        self.val = val
        self.next = None


class MyLinkedList:

    def __init__(self):
        self.head = LinkedNode(0)  # 创建一个虚拟头
        self.size = 0

    def get(self, index: int) -> int:
        if index < 0 or index >= self.size:
            return -1
        else:
            cur = self.head
            while(index > 0):
                cur = cur.next
                index -= 1
            return cur.next.val

    def addAtHead(self, val: int) -> None:
        self.addAtIndex(0, val)

    def addAtTail(self, val: int) -> None:
        self.addAtIndex(self.size, val)

    def addAtIndex(self, index: int, val: int) -> None:
        if index < 0:
            index = 0
        elif index > self.size:
            return
        cur = self.head
        newNode = LinkedNode(val)
        while(index > 0):
            cur = cur.next
            index -= 1
        newNode.next = cur.next
        cur.next = newNode
        self.size += 1

    def deleteAtIndex(self, index: int) -> None:
        if index < 0 or index >= self.size:
            return
        cur = self.head
        while(index > 0):
            cur = cur.next
            index -= 1
        cur.next = cur.next.next
        self.size -= 1

206. 反转链表

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

示例 3：

输入：head = []
输出：[]

提示：
- 链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
- 5000 <= Node.val <= 5000

解题思路：
双指针，进行操作，使用tmp作为临时节点，pre为反转后的链表，每向右遍历的时候指针向前。

# [206] 反转链表

# @lc code=start
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:
    def reverseList(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        cur = head
        pre=None
        while(cur is not None):
            tmp = cur.next # 中间值存储
            cur.next=pre # 反向连接
            pre=cur # pre向右
            cur=tmp # cur为中间值进行更新
        return pre

24. 两两交换链表中的节点

给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]

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

解题思路：

# [24] 两两交换链表中的节点

# @lc code=start
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next

class Solution:
    def swapPairs(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        dummy_head = ListNode(next=head)  # dummy_head
        cur = dummy_head
        while(cur.next and cur.next.next):
            # 需要两个临时节点在进行存储，此处可画图理解
            tmp = cur.next  # 因为cur的next后，无next指向tmp
            tmp1 = cur.next.next.next  # 因为cur的next的next的next后，无next指向tmp1

            cur.next = cur.next.next  # 1
            cur.next.next = tmp  # 2
            cur.next.next.next = tmp1  # 3

            cur = cur.next.next  # 向右移动
            # tmp = cur.next
        return dummy_head.next

19. 删除链表的倒数第 N 个结点

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

解题思路：
双指针。
分为fast和slow，fast先遍历数值为n，这时fast指向的和链表尾的距离为sz-n，即为正向数的要删除的节点。

# [19] 删除链表的倒数第 N 个结点

# @lc code=start
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next

class Solution:
    def removeNthFromEnd(self, head: Optional[ListNode], n: int) -> Optional[ListNode]:
        dummy_head = ListNode(next=head)
        fast = dummy_head
        slow = dummy_head

        while(n > 0): 
            fast = fast.next
            n -= 1
        while(fast.next):
            fast = fast.next
            slow = slow.next

        slow.next = slow.next.next

        return dummy_head.next

面试题 02.07. 链表相交

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

题目数据保证整个链式结构中不存在环。
注意，函数返回结果后，链表必须保持其原始结构。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at ‘8’
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,0,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。

示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at ‘2’
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [0,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

示例 3：

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null 。

提示：

- `listA` 中节点数目为 `m``
- ``listB` 中节点数目为 `n`
- `0 <= m, n <= 3 * 104`
- ` 1 <= Node.val <= 105`

0 <= skipA <= m
0 <= skipB <= n
如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA + 1] == listB[skipB + 1]

解题思路：

# [160] 相交链表

# @lc code=start
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> Optional[ListNode]:
        a = headA
        b = headB
        lenA = lenB = 0
        while(a):
            lenA += 1
            a = a.next
        while(b):
            lenB += 1
            b = b.next
        a = headA
        b = headB
        # 令A长度大于B
        if(lenB > lenA):
            lenA, lenB = lenB, lenA
            a, b = b, a
        n = lenA-lenB
        while(n > 0):
            a = a.next
            n -= 1
        while(a):
            if(a == b):
                return a
            else:
                a = a.next
                b = b.next

        return None

142. 环形链表II

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 null。

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）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。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。

不允许修改链表。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
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：返回索引为 0 的链表节点
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：返回 null
解释：链表中没有环。

提示：

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

进阶：你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

解题思路：

可参考把环形链表讲清楚！如何判断环形链表？如何找到环形链表的入口？ LeetCode：142.环形链表II

# [142] 环形链表 II

# @lc code=start
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        fast = head
        slow = head
        while (fast and fast.next):
            fast = fast.next.next
            slow = slow.next
            if (fast == slow):
                index1 = slow
                index2 = head
                while (index1 != index2):
                    index1 = index1.next
                    index2 = index2.next
                return index1
        return None

141. 环形链表

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]
pos 为 -1 或者链表中的一个有效索引
-105 <= Node.val <= 105

进阶：你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

解题思路：

双指针，快慢指针，是上一题的简化版，直接判断是否有环，无需得到环的入口。

可以作为142. 环形列表II的简略版本。

# [141] 环形链表

# @lc code=start
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None


class Solution:
    def hasCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> bool:
        fast,slow=head,head
        while(fast and fast.next): #由于fast一次跳两下，所以需要判断本处和下一处
            fast = fast.next.next
            slow = slow.next
            if(fast==slow): # 在环中相遇
                return True
        return False

小结

链表是有套路的，主要掌握构造链表和快慢指针，尽量建造虚头来进行解题。

----------到结尾啦！！ Hoohoo----------