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刷题leetcode——链表2

news 2025/11/14 8:49:22

19.删除链表的倒数第N个节点

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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。

进阶：你能尝试使用一趟扫描实现吗？

示例 1：

19.删除链表的倒数第N个节点

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]

#思路

双指针的经典应用，如果要删除倒数第n个节点，让fast移动n步，然后让fast和slow同时移动，直到fast指向链表末尾。删掉slow所指向的节点就可以了。

思路是这样的，但要注意一些细节。

分为如下几步：

首先这里我推荐大家使用虚拟头结点，这样方便处理删除实际头结点的逻辑，如果虚拟头结点不清楚，可以看这篇：链表：听说用虚拟头节点会方便很多？(opens new window)
定义fast指针和slow指针，初始值为虚拟头结点，如图：

fast首先走n + 1步，为什么是n+1呢，因为只有这样同时移动的时候slow才能指向删除节点的上一个节点（方便做删除操作），如图：
fast和slow同时移动，直到fast指向末尾，如题： //图片中有错别词：应该将“只到”改为“直到”
删除slow指向的下一个节点，如图：

此时不难写出如下C++代码：

class Solution {
public:ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {ListNode* dummyHead = new ListNode(0);dummyHead->next = head;ListNode* slow = dummyHead;ListNode* fast = dummyHead;while(n-- && fast != NULL) {fast = fast->next;}fast = fast->next; // fast再提前走一步，因为需要让slow指向删除节点的上一个节点while (fast != NULL) {fast = fast->next;slow = slow->next;}slow->next = slow->next->next; // ListNode *tmp = slow->next;  C++释放内存的逻辑// slow->next = tmp->next;// delete tmp;return dummyHead->next;}
};

时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)

#其他语言版本

#Java:

class Solution {public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {//新建一个虚拟头节点指向headListNode dummyNode = new ListNode(0);dummyNode.next = head;//快慢指针指向虚拟头节点ListNode fastIndex = dummyNode;ListNode slowIndex = dummyNode;// 只要快慢指针相差 n 个结点即可for (int i = 0; i <= n; i++) {fastIndex = fastIndex.next;}while (fastIndex != null) {fastIndex = fastIndex.next;slowIndex = slowIndex.next;}// 此时 slowIndex 的位置就是待删除元素的前一个位置。// 具体情况可自己画一个链表长度为 3 的图来模拟代码来理解// 检查 slowIndex.next 是否为 null，以避免空指针异常if (slowIndex.next != null) {slowIndex.next = slowIndex.next.next;}return dummyNode.next;}
}

class Solution {public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {// 创建一个新的哑节点，指向原链表头  ListNode s = new ListNode(-1, head);// 递归调用remove方法，从哑节点开始进行删除操作  remove(s, n);// 返回新链表的头（去掉可能的哑节点）  return s.next;}public int remove(ListNode p, int n) {// 递归结束条件：如果当前节点为空，返回0  if (p == null) {return 0;}// 递归深入到下一个节点  int net = remove(p.next, n);// 如果当前节点是倒数第n个节点，进行删除操作  if (net == n) {p.next = p.next.next;  }// 返回当前节点的总深度  return net + 1;}
}

面试题 02.07. 链表相交

同：160.链表相交

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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：

示例 2：

示例 3：

#思路

简单来说，就是求两个链表交点节点的指针。这里同学们要注意，交点不是数值相等，而是指针相等。

为了方便举例，假设节点元素数值相等，则节点指针相等。

看如下两个链表，目前curA指向链表A的头结点，curB指向链表B的头结点：

我们求出两个链表的长度，并求出两个链表长度的差值，然后让curA移动到，和curB 末尾对齐的位置，如图：

此时我们就可以比较curA和curB是否相同，如果不相同，同时向后移动curA和curB，如果遇到curA == curB，则找到交点。

否则循环退出返回空指针。

C++代码如下：

class Solution {
public:ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {ListNode* curA = headA;ListNode* curB = headB;int lenA = 0, lenB = 0;while (curA != NULL) { // 求链表A的长度lenA++;curA = curA->next;}while (curB != NULL) { // 求链表B的长度lenB++;curB = curB->next;}curA = headA;curB = headB;// 让curA为最长链表的头，lenA为其长度if (lenB > lenA) {swap (lenA, lenB);swap (curA, curB);}// 求长度差int gap = lenA - lenB;// 让curA和curB在同一起点上（末尾位置对齐）while (gap--) {curA = curA->next;}// 遍历curA 和 curB，遇到相同则直接返回while (curA != NULL) {if (curA == curB) {return curA;}curA = curA->next;curB = curB->next;}return NULL;}
};

时间复杂度：O(n + m)
空间复杂度：O(1)

#其他语言版本

#Java：

(版本一)先行移动长链表实现同步移动
public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {ListNode curA = headA;ListNode curB = headB;int lenA = 0, lenB = 0;while (curA != null) { // 求链表A的长度lenA++;curA = curA.next;}while (curB != null) { // 求链表B的长度lenB++;curB = curB.next;}curA = headA;curB = headB;// 让curA为最长链表的头，lenA为其长度if (lenB > lenA) {//1. swap (lenA, lenB);int tmpLen = lenA;lenA = lenB;lenB = tmpLen;//2. swap (curA, curB);ListNode tmpNode = curA;curA = curB;curB = tmpNode;}// 求长度差int gap = lenA - lenB;// 让curA和curB在同一起点上（末尾位置对齐）while (gap-- > 0) {curA = curA.next;}// 遍历curA 和 curB，遇到相同则直接返回while (curA != null) {if (curA == curB) {return curA;}curA = curA.next;curB = curB.next;}return null;}}(版本二) 合并链表实现同步移动
public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {// p1 指向 A 链表头结点，p2 指向 B 链表头结点ListNode p1 = headA, p2 = headB;while (p1 != p2) {// p1 走一步，如果走到 A 链表末尾，转到 B 链表if (p1 == null) p1 = headB;else            p1 = p1.next;// p2 走一步，如果走到 B 链表末尾，转到 A 链表if (p2 == null) p2 = headA;else            p2 = p2.next;}return p1;}
}

142.环形链表II

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

为了表示给定链表中的环，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。

说明：不允许修改给定的链表。

循环链表

#算法公开课

#思路

这道题目，不仅考察对链表的操作，而且还需要一些数学运算。

主要考察两知识点：

判断链表是否环
如果有环，如何找到这个环的入口

#判断链表是否有环

可以使用快慢指针法，分别定义 fast 和 slow 指针，从头结点出发，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点，如果 fast 和 slow指针在途中相遇，说明这个链表有环。

为什么fast 走两个节点，slow走一个节点，有环的话，一定会在环内相遇呢，而不是永远的错开呢

首先第一点：fast指针一定先进入环中，如果fast指针和slow指针相遇的话，一定是在环中相遇，这是毋庸置疑的。

那么来看一下，为什么fast指针和slow指针一定会相遇呢？

可以画一个环，然后让 fast指针在任意一个节点开始追赶slow指针。

会发现最终都是这种情况，如下图：

fast和slow各自再走一步， fast和slow就相遇了

这是因为fast是走两步，slow是走一步，其实相对于slow来说，fast是一个节点一个节点的靠近slow的，所以fast一定可以和slow重合。

动画如下：

#如果有环，如何找到这个环的入口

此时已经可以判断链表是否有环了，那么接下来要找这个环的入口了。

假设从头结点到环形入口节点的节点数为x。环形入口节点到 fast指针与slow指针相遇节点节点数为y。从相遇节点再到环形入口节点节点数为 z。如图所示：

那么相遇时： slow指针走过的节点数为: x + y， fast指针走过的节点数：x + y + n (y + z)，n为fast指针在环内走了n圈才遇到slow指针，（y+z）为一圈内节点的个数A。

因为fast指针是一步走两个节点，slow指针一步走一个节点，所以 fast指针走过的节点数 = slow指针走过的节点数 * 2：

(x + y) * 2 = x + y + n (y + z)

两边消掉一个（x+y）: x + y = n (y + z)

因为要找环形的入口，那么要求的是x，因为x表示头结点到环形入口节点的的距离。

所以要求x ，将x单独放在左面：x = n (y + z) - y ,

再从n(y+z)中提出一个（y+z）来，整理公式之后为如下公式：x = (n - 1) (y + z) + z 注意这里n一定是大于等于1的，因为 fast指针至少要多走一圈才能相遇slow指针。

这个公式说明什么呢？

先拿n为1的情况来举例，意味着fast指针在环形里转了一圈之后，就遇到了 slow指针了。

当 n为1的时候，公式就化解为 x = z，

这就意味着，从头结点出发一个指针，从相遇节点也出发一个指针，这两个指针每次只走一个节点，那么当这两个指针相遇的时候就是环形入口的节点。

也就是在相遇节点处，定义一个指针index1，在头结点处定一个指针index2。

让index1和index2同时移动，每次移动一个节点，那么他们相遇的地方就是环形入口的节点。

动画如下：

那么 n如果大于1是什么情况呢，就是fast指针在环形转n圈之后才遇到 slow指针。

其实这种情况和n为1的时候效果是一样的，一样可以通过这个方法找到环形的入口节点，只不过，index1 指针在环里多转了(n-1)圈，然后再遇到index2，相遇点依然是环形的入口节点。

代码如下：

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode *detectCycle(ListNode *head) {ListNode* fast = head;ListNode* slow = head;while(fast != NULL && fast->next != NULL) {slow = slow->next;fast = fast->next->next;// 快慢指针相遇，此时从head 和 相遇点，同时查找直至相遇if (slow == fast) {ListNode* index1 = fast;ListNode* index2 = head;while (index1 != index2) {index1 = index1->next;index2 = index2->next;}return index2; // 返回环的入口}}return NULL;}
};

时间复杂度: O(n)，快慢指针相遇前，指针走的次数小于链表长度，快慢指针相遇后，两个index指针走的次数也小于链表长度，总体为走的次数小于 2n
空间复杂度: O(1)

#补充

在推理过程中，大家可能有一个疑问就是：为什么第一次在环中相遇，slow的步数是 x+y 而不是 x + 若干环的长度 + y 呢？

即文章链表：环找到了，那入口呢？ (opens new window)中如下的地方：

首先slow进环的时候，fast一定是先进环来了。

如果slow进环入口，fast也在环入口，那么把这个环展开成直线，就是如下图的样子：

可以看出如果slow 和 fast同时在环入口开始走，一定会在环入口3相遇，slow走了一圈，fast走了两圈。

重点来了，slow进环的时候，fast一定是在环的任意一个位置，如图：

那么fast指针走到环入口3的时候，已经走了k + n 个节点，slow相应的应该走了(k + n) / 2 个节点。

因为k是小于n的（图中可以看出），所以(k + n) / 2 一定小于n。

也就是说slow一定没有走到环入口3，而fast已经到环入口3了。

这说明什么呢？

在slow开始走的那一环已经和fast相遇了。

那有同学又说了，为什么fast不能跳过去呢？在刚刚已经说过一次了，fast相对于slow是一次移动一个节点，所以不可能跳过去。

好了，这次把为什么第一次在环中相遇，slow的步数是 x+y 而不是 x + 若干环的长度 + y ，用数学推理了一下，算是对链表：环找到了，那入口呢？ (opens new window)的补充。

#总结

这次可以说把环形链表这道题目的各个细节，完完整整的证明了一遍，说这是全网最详细讲解不为过吧。

#其他语言版本

#Java：

public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {ListNode slow = head;ListNode fast = head;while (fast != null && fast.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;if (slow == fast) {// 有环ListNode index1 = fast;ListNode index2 = head;// 两个指针，从头结点和相遇结点，各走一步，直到相遇，相遇点即为环入口while (index1 != index2) {index1 = index1.next;index2 = index2.next;}return index1;}}return null;}
}