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【Leetcodenowcode数据结构】单链表的应用（进阶）

news 2025/10/19 12:45:46

系列文章目录

《Leetcode&nowcode代码强化刷题》

文章目录

系列文章目录
前言
正文
- 一.链表分割
- - 代码块1
  - 代码块2
  - 代码块3
  - 代码块4
- 二.随机链表的复制
- - 代码块1（拷贝）
  - 代码块2（插入）
  - 代码块3
  - 代码块4
  - 代码块5
总结

前言

数据结构与算法是计算机领域的核心，既是面试考察重点，也是优化项目性能的关键。而刷题是掌握它最有效的方式，能帮我们巩固理论、提升解题能力。
我选择LeetCode和 NowCode 作为主要刷题平台：LeetCode 题目丰富、分类清晰，适合夯实基础；NowCode 贴近国内企业笔试场景，助力对接实战需求，二者互补性强。
这份刷题记录不只是题目与答案的罗列，更会记录解题思路、难点易错点，以及解法优化过程。希望它能成为我的复盘工具，也为其他学习者提供参考。
接下来，就从第一道题开始，在刷题中积累提升，让数据结构与算法成为解决问题的有力工具。

正文

一.链表分割

题目链接：链表分割：
题目描述：
在这里插入图片描述

题目分析：
题目很短，大致的意思就是：给我们一个链表，让我们在不改变数据顺序的前提下，将链表中值小于x的结点放在前面，其他放在后面
这里的不改变顺序，指的是相对顺序，例如下面这个链表
在这里插入图片描述
如果我们x=3，这时候按照题目要求，不改变相对顺序，划分链表
对于小于3的1和2结点，我们要排在前面，并且顺序还是1在前，2在后；
对于不小于3的结点，我们都排在后面，顺序是6，3，5，最后排成这样：
在这里插入图片描述

思路讲解
我们首先可能会想到遍历链表，把每一个比x大的数据都进行尾插再删除
这个方法是可以的，但是考虑到这个方法时间复杂度有点大，我们可以再想想其他的

既然是划分链表，我们可以先创建两个新链表，一个用存小于x的结点，另一个用来存不小于x的结点，最后再把两个链表拼接起来
在这里插入图片描述

我们先创建这两个链表，考虑到空链表情况，我们需要创建哨兵位

代码块1

 //创建大小链表//小链表ListNode* lessHead = NULL, *lessTail = NULL;lessHead = lessTail = (LTN*)malloc(sizeof(LTN));//大链表ListNode* greaterHead = NULL, *greaterTail = NULL;greaterHead = greaterTail = (LTN*)malloc(sizeof(LTN));

之后我们需要遍历原链表，按照划分要求把每个结点分别插入到不同的链表

代码块2

  LTN* pcur = pHead;
//遍历原链表，按照大小插入不同链表while (pcur != NULL) {if (pcur->val < x) { //插入小链表lessTail->next = pcur;lessTail = lessTail->next;} else { //插入大链表greaterTail->next = pcur;greaterTail = greaterTail->next;}//向后遍历pcur = pcur->next;}

最后拼接两个链表

代码块3

//拼接大小链表lessTail->next = greaterHead->next;

这时候我们提交代码，会出现这样的报错
在这里插入图片描述
原来是我们拼接后半段的大链表，最后一个节点不一定指向NULL
于是我们还需要手动置空

代码块4

//把大链表最后一个结点的next置空greaterTail->next = NULL;

这样这道题目就差不多了

代码展示

/*
struct ListNode {int val;struct ListNode *next;ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};*/
class Partition {public:typedef struct ListNode LTN;ListNode* partition(ListNode* pHead, int x) {//创建大小链表//小链表ListNode* lessHead = NULL, *lessTail = NULL;lessHead = lessTail = (LTN*)malloc(sizeof(LTN));//大链表ListNode* greaterHead = NULL, *greaterTail = NULL;greaterHead = greaterTail = (LTN*)malloc(sizeof(LTN));LTN* pcur = pHead;
//遍历原链表，按照大小插入不同链表while (pcur != NULL) {if (pcur->val < x) { //插入小链表lessTail->next = pcur;lessTail = lessTail->next;} else { //插入大链表greaterTail->next = pcur;greaterTail = greaterTail->next;}//向后遍历pcur = pcur->next;}
//把大链表最后一个结点的next置空greaterTail->next = NULL;
//拼接大小链表lessTail->next = greaterHead->next;//保存新链表的第一个结点LTN* ret = lessHead->next;
//释放空间free(lessHead);free(greaterHead);
//返回新链表return ret;}
};

博主题解

二.随机链表的复制

题目链接：138.随机链表的复制
题目描述：
在这里插入图片描述
题目分析：
这道题目，让我们去构造链表的深拷贝
什么是深拷贝呢？
假设我们现在要对a=3，继续拷贝，这时候说b也等于3，但是a和b公用3这块内存，这是浅拷贝
深拷贝就是，我们额外在开辟一块新空间，里面放拷贝的数据
在这里插入图片描述
也就是说，这道题目让我们去把原链表的每个节点都去深拷贝一份，再对拷贝出来结点，按照原链表的指向去连接

思路讲解
这里深拷贝我们可以用malloc，next指针也可以按顺序去指，但是random这个指针是无序的，这给我们额外创建链表，再去连接这个做法造成了困难

那么有没有什么方法可以在原有链表的基础上去完成呢？

我们可以先对每个结点进行复制，然后把每个复制结点，插入原结点的后面，如下图
在这里插入图片描述
这时候我们让两个指针，copy和cur去分别遍历复制结点和原来结点
当我们原链表的random指向NULL的时候，我们让对应的复制结点random也指向NULL；当我们原链表的random不指向NULL的时候，就会发现：

copy->random=cur->random->next

恰好就可以让复制结点的random指针，按照原链表的顺序指好

所以我们先把所有结点拷贝插入链表中

代码块1（拷贝）

// 复制结点Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));newNode->val = x;newNode->next = newNode->random = NULL;return newNode;

代码块2（插入）

Node* pcur = head;while (pcur != NULL) {// 记录下一个结点位置Node* next = pcur->next;Node* copyNode = buyNode(pcur->val);// 复制结点指向nextcopyNode->next = next;// pcur指向复制结点pcur->next = copyNode;// pcur继续遍历pcur = next;}

然后设置复制节点的random指针

代码块3

 Node* pcur = head; // 遍历原结点while (pcur != NULL) {Node* copy = pcur->next; // 遍历复制结点// 标记下一个结点Node* next = copy->next;// 原来的random指向空，复制结点random还是指向空if (pcur->random == NULL) {copy->random = NULL;}// 原来结点的random不指向NULL// copy->random等于cur->random->nextelse {copy->random = pcur->random->next;}pcur = next;}

最后我们让复制的结点单独连接

代码块4

// 断开与原结点的连接Node* pcur = head;Node *copyHead, *copyTail;copyHead = copyTail = pcur->next;while (copyTail->next!=NULL) {pcur = copyTail->next;copyTail->next = pcur->next;copyTail = copyTail->next;}

我们每个循环，我们都需要仔细去想它的循环条件是什么

提交之后，会报错
在这里插入图片描述
样例是空链表，所以我们需要特判

代码块5

// 特判空链表if (head == NULL)return head;

这样我们这道题目就可以解决了
代码展示

/*** Definition for a Node.* struct Node {*     int val;*     struct Node *next;*     struct Node *random;* };*/
typedef struct Node Node;// 复制结点
Node* buyNode(int x) {Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));newNode->val = x;newNode->next=newNode->random=NULL;return newNode;
}void AddNode(Node* head) {Node* pcur = head;while (pcur != NULL) {// 记录下一个结点位置Node* next = pcur->next;Node* copyNode = buyNode(pcur->val);// 复制结点指向nextcopyNode->next = next;// pcur指向复制结点pcur->next = copyNode;// pcur继续遍历pcur = next;}
}
void setRandom(Node* head) {Node* cur = head;        // 遍历原结点while (cur != NULL) {Node* copy = cur->next; // 遍历复制结点// 标记下一个结点Node* next = copy->next;// 原来的random指向空，复制结点random还是指向空if (cur->random == NULL) {copy->random = NULL;}// 原来结点的random不指向NULL// copy->random等于cur->random->nextelse {copy->random = cur->random->next;}cur = next;}
}struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {// 特判空链表if (head == NULL)return head;// 添加结点AddNode(head);// 设置复制结点的random指针setRandom(head);// 断开与原结点的连接Node* copy = head->next;Node* cur = copy->next;while (cur != NULL) {copy->next = cur->next;copy = copy->next;cur = copy->next;}return head->next;
}