鏈表基礎訓練(二)
題目一：
編寫代碼，以給定值x為基準將鏈表分為兩部分，所有小於x的結點排在大於或等於x的結點之前。給定一個鏈表的頭結點 ListNode * pHead，請返回重新後的鏈表的頭指針。註意：分割以後原來的數據順序不變，不要開辟新的空間，即不要新建節點。比如 5 6 3 2 7 以 3 為基準分區後為2 5 6 3 7。
思路：題目說不要新建節點，但是可以新建節點指針。定義左右兩個鏈表指針，小於x的元素鏈接到左邊鏈表，大於等於x的元素鏈接到右邊鏈表，最後左右兩個鏈表相連即可。這裏需要註意邊界的問題，假如左邊的鏈表為空，那麽直接返回右邊鏈表的頭指針。
1 public classView Code鏈表分區 { 2 private static class ListNode { 3 int val; 4 ListNode next = null; 5 6 ListNode(int val) { 7 this.val = val; 8 } 9 10 @Override 11 public String toString() { 12 StringBuilder sb = new StringBuilder(val + "");13 ListNode nnext = next; 14 while (nnext != null) { 15 sb.append(nnext.val); 16 nnext = nnext.next; 17 } 18 return sb.toString(); 19 } 20 } 21 public static ListNode partition(ListNode pHead, int x) {22 ListNode p = pHead; 23 ListNode leftFirst = null; 24 ListNode leftTail = null; 25 ListNode rightFirst = null; 26 ListNode rightTail = null; 27 28 while (p != null) {//順序掃描所有節點 29 int pValue = p.val; 30 if (pValue < x) {//小於x 31 if (leftTail == null) { 32 leftFirst = p; 33 leftTail = p; 34 } else { 35 leftTail.next = p; 36 leftTail = leftTail.next; 37 } 38 } else {//大於等於x 39 if (rightTail == null) { 40 rightFirst = p; 41 rightTail = p; 42 } else { 43 rightTail.next = p; 44 rightTail = rightTail.next; 45 } 46 } 47 p = p.next; 48 } 49 if (leftFirst == null) {// 左邊鏈表可能為空 50 return rightFirst; 51 } 52 leftTail.next = rightFirst;//左右兩個鏈表連接起來 53 if (rightTail != null) 54 rightTail.next = null; 55 return leftFirst; 56 } 57 public static void main(String[] args) { 58 int[] arr = { 5,6,3,2,7 }; 59 ListNode head = new ListNode(arr[0]);// 啞元 60 ListNode p = head; 61 for (int i = 1; i < arr.length; i++) { 62 p.next = new ListNode(arr[i]); 63 p = p.next; 64 } 65 ListNode p1 = head.next; 66 ListNode res = partition(head, 3); 67 while (res != null) { 68 // 理解這裏為什麽通過res就能遍歷鏈表 函數裏是左右鏈表連接起來的 69 System.out.println(res.val); 70 res = res.next; 71 } 72 } 73 }
結果：
題目二：
鏈表加法：有兩個用鏈表表示的整數，每個結點包含一個數位。這些數位是反向存放的，也就是個位排在鏈表的首部。編寫函數對這兩個整數求和，並用鏈表形式返回結果。給定兩個鏈表ListNode* A，ListNode* B，請返回A+B的結果(ListNode*)。
測試樣例：{1,2,3},{3,2,1}
返回：{4,4,4}
{7,4,0,7,5},{2,7,2,3,4} 返回：{9,1,3,0,0,1}
思路：一是使用for循環遍歷兩個鏈表把對應的位上的數字加起來，遍歷鏈表的時候創建節點最後把相加後的鏈表的頭結點返回。二是使用遞歸的方法，在遞歸的方法中創建新的節點，把當前兩個對應的鏈表的數字加起來，然後剩下來的節點進行遞歸求解，把兩張鏈表對應位相加後的結果的節點鏈接起來，最後得到的就是相加後的結果的鏈表，返回頭指針就可以了。
1 public class 鏈表加法 { 2 public static ListNode plusAB(ListNode a, ListNode b) { 3 return plusAB(a, b, 0); 4 } 5 6 private static ListNode plusAB(ListNode a, ListNode b, int i) { 7 if (a == null && b == null && i == 0) 8 return null; 9 int value = i; 10 if (a != null) 11 value += a.val; 12 if (b != null) 13 value += b.val; 14 ListNode result = new ListNode(value % 10); 15 result.next = plusAB(a == null ? null : a.next, b == null ? null : b.next, value >= 10 ? 1 : 0); 16 return result; 17 } 18 19 private static class ListNode { 20 int val; 21 ListNode next = null; 22 23 ListNode(int val) { 24 this.val = val; 25 } 26 27 @Override 28 public String toString() { 29 StringBuilder sb = new StringBuilder(val + ""); 30 ListNode nnext = next; 31 while (nnext != null) { 32 sb.append(nnext.val); 33 nnext = nnext.next; 34 } 35 return sb.toString(); 36 } 37 } 38 39 public static void main(String[] args) { 40 41 ListNode node1 = new ListNode(7); 42 node1.next = new ListNode(4); 43 node1.next.next = new ListNode(0); 44 node1.next.next.next = new ListNode(7); 45 node1.next.next.next.next = new ListNode(5); 46 System.out.println(node1); 47 48 ListNode node2 = new ListNode(2); 49 node2.next = new ListNode(7); 50 node2.next.next = new ListNode(2); 51 node2.next.next.next = new ListNode(3); 52 node2.next.next.next.next = new ListNode(4); 53 System.out.println(node2); 54 55 ListNode result = plusAB(node1, node2); 56 System.out.println(result); 57 58 } 59 }View Code
結果：
題目三：
給定一個有環鏈表，實現一個算法返回環路的開頭結點。有環鏈表的定義：在鏈表中某個結點的next元素指向在它前面出現過的節點，則表明該鏈表存在環路。
思路：解法一，使用HashSet判斷是否有重復元素。解法二，使用了經典的技巧，快慢指針。首先可以使用快慢指針來判斷鏈表是否有環。使用兩個指針來進行移動，一個為快指針，一個為慢指針，快指針一次移動兩步，慢指針一次移動一步，假如鏈表有環的話那麽這兩個指針一定會在某一個地方會相遇的，為什麽呢？有沒有可能不會相遇呢？答案是不可能的，兩個指針一定會在某一個位置上相遇，因為假如它們沒有相遇，快指針的位置為i + 1,那麽慢指針的位置為i，那麽退回到上一步的狀態，那麽兩個指針的位置都是i-1，那麽它是一定會相遇的。所以在有環的情況之下第二圈的時候快指針追慢指針那麽最後一定會在某一個位置上相遇。假如鏈表是沒有環的，那麽慢指針一定會在走的時候而快指針就到達鏈表的末尾了，所以永遠不可能兩者相遇。
假如題目要求不能使用額外的空間來進行記錄，所以也可以使用快慢指針方式求出環起點。
假設慢指針s走k步到了有環的節點，因為快指針f每次走兩步，所以與有環節點的距離為k，那麽這個時候應該是f追s，假設環的長度為l，所以s，f另外之間的距離為l - k，所以 f 要走多l - k的距離就可以追上s，與s相遇，由於每走一步s與f的距離就會減少1，所以當s走l - k步的時候那麽兩者就相遇了，這個時候相遇的點是關鍵，明顯可以看出相遇的點與有環的點相距k的距離。而頭結點到有環節點的距離也是k，那麽只要s與頭結點同時以同樣的速度移動那麽當他們相遇的時候該節點就是有環的節點了。所以我們可以在循環中判斷兩個指針是否相等，相等的時候跳出循環然後s與頭結點同時以同樣的速度移動那麽當他們相遇的時候該節點就是環的起點了。
1 import java.util.HashSet; 2 3 public class 鏈表環起點 { 4 private static class ListNode { 5 int val; 6 ListNode next = null; 7 8 ListNode(int val) { 9 this.val = val; 10 } 11 12 // @Override 13 // public String toString() { 14 // StringBuilder sb = new StringBuilder(val + ""); 15 // ListNode nnext = next; 16 // while (nnext != null) { 17 // sb.append(nnext.val); 18 // nnext = nnext.next; 19 // } 20 // return sb.toString(); 21 // } 22 } 23 24 // 解法一 25 public static ListNode check(ListNode head) { 26 ListNode p = head; 27 HashSet set = new HashSet(); 28 while (true) { 29 if (set.contains(p)) 30 return p; 31 else { 32 set.add(p); 33 p = p.next; 34 } 35 } 36 } 37 38 // 判斷是否有環 快慢指針 39 public static boolean hasCircle(ListNode head) { 40 ListNode s = head; 41 ListNode f = head; 42 while (true) { 43 s = s.next; 44 f = f.next.next; 45 if (s == f) 46 return true; 47 if (f.next == null) 48 return false; 49 } 50 } 51 52 // 解法二 求出環起點 這裏面包含了判斷是否滿足有環 53 public static ListNode beginOfCircle(ListNode head) { 54 ListNode s = head; 55 ListNode f = head; 56 while (f != null && f.next != null) { 57 s = s.next; 58 f = f.next.next; 59 if (s == f) 60 break; 61 } 62 // System.out.println(f); 63 // 這裏不能這樣調用 因為默認是System.out.println(f.toString()) 64 // 會陷入死循環 因為上面重寫了toString() 65 // 何種方式退出的？ 如果沒環 返回null 66 // 下面 f == null f也會默認調用toString()方法，而導致堆溢出， 67 // 所以註釋掉了toString()方法 運行成功 68 if (f == null || f.next == null) { 69 return null; 70 } 71 72 ListNode p = head; 73 while (p != s) { 74 p = p.next; 75 s = s.next; 76 } 77 return p; 78 } 79 80 public static void main(String[] args) { 81 ListNode node = new ListNode(1); 82 node.next = new ListNode(2); 83 ListNode begin = new ListNode(32); 84 node.next.next = begin; 85 node.next.next.next = new ListNode(32); 86 node.next.next.next.next = new ListNode(2); 87 node.next.next.next.next.next = begin; 88 ListNode res = check(node); 89 System.out.println("解法一："+res.val); 90 91 System.out.println(hasCircle(node)); 92 System.out.println("解法二："+beginOfCircle(node).val); 93 } 94 }View Code
結果：
鏈表基礎訓練(二)