【算法专题训练】14、链表

1、链表

• 在链表中，每个节点包含指向下一个节点的指针，這些指针把节点连接成链状结构。
  链表的特点：
• 创建链表时事先不知道链表的长度，也无须指定链表内存大小。
• 链表节点的内存不是在创建链表时一次性地完成，而是每添加一个节点分配一次内存。
• 链表节点在内存中的地址不是连续的，如果要找到链表的第i个结点，需要从链表头结点开始不断遍历。
• 链表节点的除了有数据域，还有指针域，指向下一个节点的位置

struct ListNode
{int val;ListNode *next;ListNode() : val(0), next(nullptr) {}ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
};

从内存结构来区分，数据结构的关系只有两种：数组和链表。

• 数组通过元素下标来指定元素的指针位置，链表通过节点的指针域来确定链表节点位置。

2、哨兵节点

• 哨兵节点是在原先链表的头结点前添加的一个节点。
• 作用：添加了哨兵节点后的链表一定不是空链表，不用考虑链表为空的场景，可以简化链表代码实现。
• 链表操作后，返回哨兵节点的下一个节点指针。

3、链表中的双指针解法

• 双指针解法在之前的数据结构中都有使用，这种解题思路使用非常广泛。

LCR 021. 删除链表的倒数第 N 个结点

题目信息

• https://leetcode.cn/problems/SLwz0R/description/

给定一个链表，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：

• 输入一个链表的头结点，和数字n，要求删除当前链表的倒数第n个结点，并返回处理后的链表头结点
• 双指针解法，使用快指针先从链表头结点开始遍历n个结点位置，使用锚点指针
• 然后慢指针才开始从头结点开始遍历，等到快指针遍历到链表末尾了，也就是next指针为null
• 则对慢指针的后面位置的结点进行删除，当前慢指针的位置是要删除的倒数第n个结点的前一个结点位置
  例子：
• 链表 1,2,3,4,5； 要求删除的链表倒数第2个位置的结点4，则慢指针停止的位置是节点3位置

代码实现：

ListNode *removeNthFromEnd(ListNode *head, int n)
{ListNode *dummy = new ListNode(); // 哨兵节点指针dummy->next = head;ListNode *fast = dummy;ListNode *slow = dummy;for (int i = 0; i < n; i++){fast = fast->next;}while (fast->next != nullptr){fast = fast->next;slow = slow->next;}// 慢指针节点删除slow->next = slow->next->next;return dummy->next;
}

4、总结：

• 链表结构的特点，链表节点除了有数据域，还有指向下一个节点的指针域
• 哨兵节点，在原始链表的头结点前面插入哨兵节点，则不用考虑链表为空的情况，可以简化代码实现
• 链表的双指针解法
• 指针对象的初始化，必须使用new关键字实例化