C++刷题（一）：顺序表 + 单链表

📝前言说明：
本专栏主要记录本人的基础算法学习以及刷题记录，使用语言为C++。
每道题我会给出LeetCode上的题号（如果有题号），题目，以及最后通过的代码。没有题号的题目大多来自牛客网。对于题目的讲解，主要是个人见解，如有不正确，欢迎指正，一起进步！

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88.合并两个有序数组

这道题的关键在于，如何讲nums2的数组元素插入nums1，因为nums1的长度为m+n，也就代表后面有空位，所以可以选择从后往前插入。

class Solution {
public:
    void merge(vector<int>& nums1, int m, vector<int>& nums2, int n) {
        // 从后往前放，一定有空位
        int p = m + n - 1, p1 = m - 1, p2 = n - 1;
        while(p2 >= 0)
        {
            if (p1 >= 0 && nums1[p1] > nums2[p2]){ // p1 等于0代表p1都排好了，剩下的填p2
                nums1[p--] = nums1[p1--]; // 先使用后--，填入nums1[p1]
            }
            else{
                nums1[p--] = nums2[p2--];
            }
        }
    }
};

27.移除元素

转换思想：删掉值==val的 → 保留（提取）值!=val的

class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        int i = 0;
        for(int x : nums){
            if (x != val){
                nums[i++] = x;
            }
        }
        return i;
    }
};

环形链表的约瑟夫问题

暴力做法（这题还可以动态规划，但是这里不提供）：

class Solution {
public:
    int ysf(int n, int m) 
    {
        vector<int> nums(n);
        for (int i = 0; i < n; i++){
            nums[i] = i;
        }
        int start = 0;
        while(nums.size()!=1){
            int out = (start + m - 1) % nums.size();  // 往后移动m-1个位置是报到m的

            nums.erase(nums.begin() + out);

            start = out;
        }
        return nums[0] + 1;
    }
};

189. 轮转数组

简单做法：先复制后半部分的，再复制前半部分的，最后再把数组重新赋值回给nums

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        int n = nums.size();
        k = k % n;
        vector<int> nums2(n); // 
        int j = 0;
        for (int i = n - k ;i < n;i++){
            nums2[j] = nums[i];
            j++;
        }
        for(int i = 0; i < n-k; i++){
            nums2[j] = nums[i];
            j++;
        }
        // 将新数组的元素复制回原数组
        for (int i = 0; i < n; i++) 
        {
            nums[i] = nums2[i];
        }
    }
};

时间复杂度：因为要遍历两次数组：O(n)，空间复杂度：要开一个跟随问题规模n的同样长的数组+三个整型（常数级）：O(n)

改进：时间复杂度：O(n)，空间复杂度O(1)的做法：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        k %= nums.size(); // 轮转 k 次等于轮转 k % n 次
        ranges::reverse(nums);
        reverse(nums.begin(), nums.begin() + k);
        reverse(nums.begin() + k, nums.end());
    }
};

面试题17.04. 消失的数字

两次遍历，第一次遍历记录是否出现，第二次遍历找出没出现的

class Solution {
public:
    int missingNumber(vector<int>& nums) 
    {
        int n = nums.size();
        vector<int>nums2 (n + 1, -1); 
        for(auto num : nums)
        {
            nums2[num] = 1;
        }
        int i = 0;
        for(i = 0; i < n; i++)
        {
            if(nums2[i] == -1)
            {
                break;
            }
        }
        return i;
    }
};

链表的回文结构

不是第一次写回文这道题了，但是再写还是容易出现问题。方法：中间节点+反转链表+依次比较

/*
struct ListNode {
    int val;
    struct ListNode *next;
    ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};*/
class PalindromeList {
public:
    bool chkPalindrome(ListNode* A) {
        ListNode* slow = A;
        ListNode* fast = A;
        while(fast!= nullptr && fast->next != nullptr) // 这判断条件的时候一定要注意
        // 原则：下面能使用到的指针要避免为空，如：fast->next != nullptr
        // 如果要判断 fast->next  ，则前提是fast != nullptr （所以要写两个）
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        ListNode* mid = slow; 
        // 找到中间节点，然后反转后半部分的链表，反转后按顺序比较
        // 注意：前半部分的长度>=比后半部分长（偶数时>，因为偶数时前半部分的最后一个节点依然指向mid，画图好理解），因此比完短的即可
        ListNode* pre = nullptr;
        ListNode* cur = mid;
        while(cur){
            ListNode* nxt = cur->next;
            cur->next = pre;
            pre = cur;
            cur = nxt;
        }
        // 反转完以后，pre指向原反转链表的最后一个节点，cur指向原最后一个节点的后一个位置
        ListNode* p1 = A; // 第一段链表的开始
        ListNode* p2 = pre; // 第二段反转后链表的开始
        while(p2 != nullptr)
        {
            if(p1->val != p2->val){
                return false;
            }
            p1 = p1->next;
            p2 = p2->next;
        }
        return true;
    }
};

138. 随机链表的复制

题解（来源于灵茶山艾府）：

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) { // 这里应该是官方给漏了，实际上可以传3个参数
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if (head == nullptr){
            return nullptr;
        }
        for (Node*cur = head; cur; cur = cur->next->next) // 走两步才到原链表的下一个节点
        {
            cur->next = new Node(cur->val, cur->next, nullptr); // 这里就是能传三个参数，我也不晓得为什么
        }

        for (Node* cur = head; cur; cur = cur->next->next){
            if(cur->random){
                cur->next->random = cur->random->next; // 原链表random指向的节点的下一个节点，就是新random要指向的。
            }
        }

        Node* new_head = head->next;
        Node* cur = head;
        for(; cur->next->next; cur = cur->next)
        {
            Node* copy = cur->next; // 记录下新链表的节点
            cur -> next = cur->next->next; // 恢复原来的
            copy -> next = copy -> next->next; // 连接新的
        }
        cur->next = nullptr;
        return new_head;
    }
};

最后的拆分需要注意：混合链表的顺序为：旧1，新1，旧2，新2，旧3，......，旧n，新n，nullptr，两个新节点相连时会丢失一个旧节点（旧节点同理），所以：当一开始记录了旧1和新1的位置时，应该先让旧1和旧2相连，此时不会丢失新1要连接的下一个节点的信息。

142. 环形链表 II

这道题也是第二次写了。快慢指针（这里是快的速度是慢的的两倍），快的一定会追上慢的，然后我们探索位置关系：

这次关系都推出来了，但是还是没想到最后一步，重新让头指针和慢指针一起走，必会在入环口相遇。

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(fast && fast->next){
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if(fast == slow){
                while(head != slow){
                    head = head->next;
                    slow = slow->next;
                }
                return slow;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};

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