【数据结构】LeetCode160.相交链表 138.随即链表复制 牛客——链表回文问题

一、相交链表问题

问题描述

给定两个单链表，判断它们是否相交，若相交则返回相交的节点。（注意：判断依据是节点地址是否相同，而非节点值，因为节点值可能存在重复。）

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解题思路分析

思路一：暴力遍历法

• 方法：遍历链表A，对于A中的每一个节点，遍历整个链表B，检查是否存在地址相同的节点。
• 时间复杂度：O(M*N)（若两链表长度分别为M和N）
• 空间复杂度：O(1)
• 缺点：效率低，不适用于长链表。

思路二：双指针对齐法（最优解）

• 方法：
  1. 分别遍历两个链表，计算各自长度。
  2. 求出两链表长度差 gap。
  3. 让较长的链表的指针先移动 gap 步。
  4. 然后两个指针同时移动，逐个比较节点地址，第一个相同的节点即为交点。
• 时间复杂度：O(M + N)
• 空间复杂度：O(1)
• 优点：高效，适用于任意长度的链表。

思路2的时间复杂度更低，所以我们选择思路2

具体代码如下

struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) {struct ListNode* curA=headA,*curB=headB;int lenA=1,lenB=1;while(curA->next){curA=curA->next;lenA++;}while(curB->next){curB=curB->next;lenB++;}int gap=abs(lenA-lenB);//假设法 先假设A长struct ListNode* longList=headA;struct ListNode* shortList=headB;if(lenA<lenB){longList=headB;shortList=headA;}while(gap--){longList=longList->next;}while(longList){if(longList==shortList)return longList;longList=longList->next;shortList=shortList->next;}return NULL;
}

二、链表的回文结构

问题描述

判断一个单链表是否为回文结构。即正着读和反着读都一样

解题思路

回文链表判断的关键在于对称性验证。我们可以通过以下步骤实现：

1. 找到中间节点：使用快慢指针法，快指针每次走两步，慢指针每次走一步，当快指针到达末尾时，慢指针正好在中间。
2. 反转后半部分链表：从中间节点开始，将后半部分链表反转。
3. 比较前后两部分：从头节点和反转后的中间节点开始，逐个比较节点值是否相同。

完整代码

class PalindromeList {
public://寻找中间节点
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {// 初始化快慢指针struct ListNode* slow = head;struct ListNode* fast = head;// 移动指针直到fast到达链表末尾while (fast != NULL && fast->next != NULL) {slow = slow->next;      // 慢指针每次移动一步fast = fast->next->next; // 快指针每次移动两步}return slow; // 慢指针指向中间节点
}//反转链表
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {struct ListNode* n1, *n2, *n3;n1 = NULL;n2 = head;if (n2)n3 = n2->next;while (n2) {n2->next = n1;n1 = n2;n2 = n3;if (n3)n3 = n3->next;}return n1;
}bool chkPalindrome(ListNode* A) {// write code herestruct ListNode*mid=middleNode(A);struct ListNode*rmid=reverseList(mid);while(rmid&&A){if(rmid->val!=A->val)return false;rmid=rmid->next;A=A->next;}return true;
}};

三、 随即链表的复制

问题描述

实现一个函数，复制一个含有随机指针的链表。随机指针可以指向链表中的任何节点或为空。

解题思路

常规链表的复制很简单，但随机指针的存在使得问题复杂化。因为随机指针可能指向尚未复制的节点。我们可以通过以下三步解决：

1. 插入拷贝节点：在原链表的每个节点后插入一个拷贝节点，值与原节点相同。
2. 设置随机指针：拷贝节点的随机指针应指向原节点随机指针所指节点的下一个节点（即其拷贝）。
3. 分离链表：将混合链表分离为原链表和拷贝链表。

struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {//拷贝节点插到原节点后边
struct Node*cur=head;while(cur)
{struct Node* copy=(struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));//分配内存copy->next=cur->next;cur->next=copy;copy->val=cur->val;cur=copy->next;//cur走到原链表的下一个  
}
//控制randomcur=head;
while(cur)
{struct Node* copy = cur->next;if(cur->random==NULL)//不要写成random==NULL{copy->random=NULL;}else{copy->random=cur->random->next;//核心代码}cur=copy->next;
}//把拷贝链表尾插起来
struct Node* copyhead=NULL,*copytail=NULL;cur=head;
while(cur)
{struct Node*copy=cur->next;if(copytail==NULL){copyhead=copytail=copy;}else{copytail->next=copy;copytail=copytail->next;}cur=copy->next;
}
return copyhead;
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(N)，三次遍历链表。
• 空间复杂度：O(1)，除了返回的拷贝链表外，仅使用了常数个额外指针。