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LeetCode:返回倒数第k个结点

1、题目描述

实现一种算法,找出单向链表中倒数第 k 个节点。返回该节点的值。

注意:本题相对原题稍作改动

示例:

输入: 1->2->3->4->5 和 k = 2
输出: 4

说明:

给定的 k 保证是有效的。

2、方法1:两次遍历

  1. 第一次遍历:计算链表的长度 len

  2. 第二次遍历:从头节点开始,移动 len - k 步,到达倒数第 k 个节点。

关键步骤
  1. 计算链表长度

    • 初始化指针 curr 指向头节点 head,计数器 len = 0

    • 遍历链表,每移动一次 currlen 加 1,直到 curr 为 null

    • 最终 len 存储的是链表的节点总数。

  2. 定位倒数第 k 个节点

    • 倒数第 k 个节点就是正数第 len - k + 1 个节点。

    • 由于链表从 head 开始编号为 1,所以只需移动 len - k 步即可到达目标节点。

    • 例如,链表 1->2->3->4->5k=2(倒数第 2 个节点是 4):

      • len = 5len - k = 3

      • 从 head 移动 3 步:1(初始)→ 2 → 3 → 4,返回 4

时间复杂度
  • O(n),其中 n 是链表的长度。

    • 第一次遍历计算长度:O(n)

    • 第二次遍历定位节点:O(n)

    • 总时间:O(2n) = O(n)

空间复杂度
  • O(1),只使用了常数级别的额外空间(curr 指针和 len 变量)。

public static ListNode kthToLast(ListNode head, int k) {ListNode curr = head;int len = 0;// 第一次遍历:计算链表长度 lenwhile (curr != null) {len++;curr = curr.next;}// 第二次遍历:移动 len - k 步for (int i = 0; i < len - k; i++) {head = head.next;}return head;  // 返回倒数第 k 个节点
}

3、方法2:快慢指针

使用快慢指针(Fast-Slow Pointer)来找到链表的倒数第 k 个节点:

  1. 初始化快慢指针fast 和 slow 都指向头节点 head

  2. 快指针先移动 k-1 步

    • 目的是让 fast 和 slow 之间相隔 k-1 个节点。

    • 这样当 fast 到达链表末尾时,slow 正好指向倒数第 k 个节点。

  3. 同步移动快慢指针

    • 同时移动 fast 和 slow,每次各移动一步,直到 fast 到达最后一个节点(fast.next == null)。

  4. 返回慢指针

    • 此时 slow 指向的就是倒数第 k 个节点。

关键点
  1. 快指针先移动 k-1 步

    • 确保 fast 和 slow 之间的间隔是 k-1

    • 例如,k=2 时,fast 先移动 1 步,指向第 2 个节点,slow 仍在第 1 个节点,两者间隔 1(即 k-1)。

  2. 同步移动的条件

    • while (fast != null && fast.next != null)

      • fast != null:避免 fast 已经越界(理论上不会发生,因为题目保证 k 有效)。

      • fast.next != null:确保 fast 可以移动到下一个节点(即 fast 不是最后一个节点)。

    • 当 fast 是最后一个节点时(fast.next == null),循环停止,此时 slow 指向倒数第 k 个节点。

时间复杂度
  • O(n),其中 n 是链表的长度。

    • 快指针最多移动 n 步(先移动 k-1 步,再同步移动 n-k 步)。

    • 慢指针移动 n-k 步。

    • 总时间:O(n)

空间复杂度
  • O(1),只使用了两个指针(fast 和 slow),没有额外空间消耗。

public static ListNode kthToLast2(ListNode head, int k) {ListNode fast = head, slow = head;// 快指针先移动 k-1 步for (int i = 0; i < k - 1; i++) {fast = fast.next;}// 同步移动快慢指针,直到快指针到达最后一个节点while (fast != null && fast.next != null) {fast = fast.next;slow = slow.next;}return slow;  // 慢指针指向倒数第 k 个节点
}

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