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一文带你搞懂链表算法题(2022版建议收藏)
📋个人简介
💬大家好，我是_奇奇，一名C/C++博主。河牧院大一在读。
🔔欢迎一起交流学习
💬我会将大一学的数据结构和C语言深度解析写成笔记记录下来。后期会慢慢推进。感兴趣可以订阅以下专栏。
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💡一个人可以走得很快，但一群人才能走得更远。
“滴水穿石 —— 非一日之功”
最近好多小伙伴来问我：“奇奇，数据结构学废了怎么办？顺序表链表好难啊，该怎么学好数据结构啊，感觉学会了，但是一做题就废了” 结合我自身学习数据结构的经历然后我也一一解答了小伙伴的问题。好多同学好像都有这么个经历，就是跟着学校的课程学数据结构，然后老师讲的快（甚至很水），课本也看不懂，最后课程结束了或者一开始做题才发现自己什么都不会，这是现在大学的普遍诟病。你没有办法改变，但可以改变自己。
学习方法
哪有什么人一天学会数据结构。
只是他们掌握了方法，学会了坚持。
学习数据结构有以下几个要点：
📌排在首位的还是画图。作为初学数据结构的人，指针各种乱指，画图才是唯一的救赎。
📌 第二就是先把基本的结构把图片转化为代码写出来。比如顺序表，无头单向链表，等结构的增删查改。
📌 排在第三位的是练习数据结构的题。练习code能力是必不可少的，做题的同时也是提高把图片转化为代码的能力。这里推荐LeetCode初级算法模块里面链表的题。
下面是十几道经典面试题，包括牛客网的，和LeetCode的。
绝对是你的必刷题，不刷完这些题，别说你懂链表。
放心，不会出现leetcode第一题都做不出来的，手把手带你玩转面试题~`
❄️不管你大一大二大三大四，还是考研，想要提升能力，做题必不可少。
❄️为了表达画图的重要性再次强烈推荐一个宝藏博主：
❄️附上大佬做的动图
这也是今天要做的题目：LeetCode206. 反转链表
当然，不用要求自己也像小姐姐一样会画这么丝滑动图。
❄️画静态图自己能看懂就好，我推荐画物理结构图。因为物理结构的图是比较容易理解的。
写在前面：以下题目建议从前往后依次食用，效果更佳哦。
因为题目难度是依次递增的
| 依次题目难度 | 星数 |
| 易 | ⭐️ |
| 简单 | ⭐️⭐️ |
| 中等 | ⭐️⭐️⭐️ |
| 较难 | ⭐️⭐️⭐️⭐️ |
❄️ 如果大家觉得文章有帮助，请给作者一波评论和收藏❄️。
这不是目录
📋个人简介
学习方法
1.移除元素⭐️
题目描述：
题目链接：
❄️ 题目分析：
代码实现
2. 删除有序数组中的重复项⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
3. 合并两个有序数组⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
4.移除链表元素⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
5.反转链表⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
6.链表的中间结点⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
7.链表中倒数第k个结点 ⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
8.合并两个有序链表⭐️⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
9.链表分割 ⭐️⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
10.链表的回文结构 ⭐️⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
11.相交链表⭐️⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
12.环形链表⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
13.环形链表 II⭐️⭐️⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
代码实现
1.移除元素⭐️
题目描述：
给你一个数组 nums 和一个值 val，你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素，并返回移除后数组的新长度。
不要使用额外的数组空间，你必须仅使用 O(1) 额外空间并 原地 修改输入数组。
元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
题目链接：
❄️ 题目分析：
❄️ 因为题目要求原地移除元素，那么就不能再开辟新的空间。所以需要考虑元素的覆盖。我们可以采用双指针的方法。
❄️思路： 对于实例1：val = 3，如果fast的值不等于val，则fast的值赋给slow，fast和slow均往后移动一步。如果fast的值等于val，则只有fast往后移动一步。
❄️复杂度： 因为只遍历了一遍数组，没有开辟额外空间。所以时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1);
图解：
注意：循环条件左右都必须为指针的比较。指针减指针得到的是两指针之间的距离。
图解：
代码实现
int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) { int* fast = nums; int* slow = nums; //注意循环条件左右都必须为指针。 while (fast != nums + numsSize) { if (*fast != val) { *slow = *fast; slow++; fast++; } else { fast++; } } //指针减指针得到的是两指针之间的距离。 return slow-nums; }
2. 删除有序数组中的重复项⭐️
题目描述
给你一个 升序排列 的数组 nums ，请你 原地 删除重复出现的元素，使每个元素 只出现一次 ，返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持 一致 。
不要使用额外的空间，你必须在 原地 修改输入数组 并在使用 O(1) 额外空间的条件下完成。
题目链接
题目分析
❄️题目给的关键词是升序排列的数组，原地删除，重复的元素。考虑双指针，快慢指针。
❄️思路：slow指针指向首元素，fast指针指向第二个元素。若slow的值等于fast的值，fast向后移动一步。否则slow先往后移动一步，把fast的值赋给slow，fast再往后移动一步。
❄️复杂度：只遍历了数组一遍，时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1);
代码实现
int removeDuplicates(int* nums, int numsSize) { int* slow = nums; int* fast = nums + 1; while (fast < nums + numsSize) { if (*slow == *fast) { fast++; } else { slow++; *slow = *fast; fast++; } } return slow+ 1 -nums; }
注意：因为fast指针移动的快，所以当fast越界时，循环结束。
3. 合并两个有序数组⭐️⭐️
题目描述
给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1 和 nums2，另有两个整数 m 和 n ，分别表示 nums1 和 nums2 中的元素数目。
请你 合并 nums2 到 nums1 中，使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。
题目链接
题目分析
❄️将nums2合并到nums1中，使合并后的数组按照升序排列。首先想到的是思想是归并排序。
❄️思路： 使用p1，p2两个指针指向最后两个数组的最后一个元素。分别比较两个元素的大小，谁大谁就放在tail位置上。然后指针依次向后挪一步。如果p1等于p2则按大于p2处理
复杂度：时间复杂度为O(n)
情况一：p2指针正常越界。
这道题难度为两颗星⭐️⭐️的原因就是因为有个特殊情况。
情况二：p1越界了，但p2还没越界。
代码实现
void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n) { int* p1 = nums1 + m - 1; int* p2 = nums2 + n - 1; int* tail = nums1 + nums1Size - 1; //处理普通情况 while (p2 >= nums2 && p1 >= nums1) { if (*p1 <= *p2) { *tail = *p2; p2--; tail--; } else { *tail = *p1; p1--; tail--; } } //处理特殊情况； while (p2 >= nums2) { *tail = *p2; p2--; tail--; } }
4.移除链表元素⭐️⭐️
题目描述
给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。
题目链接
LeetCode203. 移除链表元素
题目分析
❄️这道题和第一题移除元素差不多。看似相同，实则不同。第一题实质是顺序表，这道题的实质是链表。
❄️链表咱们就用链表该有的做法。先把题目中的逻辑结构图转化为物理结构图。如图（后期熟悉链表的时候可以直接用逻辑结构）
❄️解释：每个节点对应一个地址，地址是我随机假设的。链表就是通过每个节点的next指针，将每个节点一次连接起来的。
思路： 要删除val是6的节点。就需要改变val的前一个节点的next指针的指向，使其指向val的next。因为链表有个缺陷就是尾删没法找到前一个节点。所以需要设置一个prev指针紧紧跟随cur用来记录前一个节点。最后需要free掉删除的节点哦。
复杂度： 时间复杂度O(n)
情况一：
初始状态prev指向空，cur指向第一个节点。
情况二：特殊情况是第一个节点的val就是6，这需要改变头指针的指向。
代码实现
struct ListNode* removeElements(struct ListNode* head, int val) { struct ListNode* prev = NULL; struct ListNode* cur = head; while (cur) { if (cur->val != val) { prev = cur; cur = cur->next; } else { //特殊情况，当第一个节点为6时。 if (prev == NULL) { struct ListNode* n = cur->next; free(cur); cur = n; head = n; } else { prev->next = cur->next; free(cur); cur= NULL; cur = prev->next; } } } return head; }
5.反转链表⭐️⭐️
题目描述
给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。
附上可欣小姐姐画的丝滑动图
题目链接
题目分析
❄️反转链表可以认为是把每一个节点都头插。
❄️思路： 因为要使第一个节点指向空，第二个节点指向第一个节点，第三个节点指向第二个节点。所以你必须要先保存当前节点的前一个节点。
复杂度：时间复杂度O(n)
起始位置如图
动图是接着第一步开始的。
注意：你以为这么写LeetCode官方会给你通过？当然不会。因为你要想极端情况，极端情况就是当链表为空时怎么办？当链表只有一个节点呢？
❄️ LeetCode的题目都是这样。一般情况大多数人都会写，极端情况就是淘汰那一大部分人的。所以我们每次写完都要想一下特殊情况。
LeetCode真是虾仁猪心呀。
代码实现
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) { //当链表没有节点时。 if (head == NULL) { return; } //普通情况 struct ListNode* n1 = NULL; struct ListNode* n2 = head; struct ListNode* n3 = head->next; while (n2) { n2->next = n1; n1 = n2; n2 = n3; //当链表只有一个节点时。 if(n3 != NULL) { n3 = n3->next; } } return n1; }
6.链表的中间结点⭐️⭐️
题目描述
给定一个头结点为 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。
如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。
题目链接
题目分析
❄️什么意思呢？意思就是假如链表为1,2,3,4,5，则返回3.如果链表为1,2,3,4，则返回3。
❄️思路： 利用快慢指针。绝对是一大利器。设慢指针速度为每次走一步，快指针速度为每次走两步，那么在相同时间内。快指针的路程 = 慢指针的路程 * 2。那么当快指针走到尽头时。那么慢指针也就刚好指向了中间节点~
❄️复杂度： 只遍历了一次链表，时间复杂度为O(n).
xdm，双指针法绝不绝，绝对是yyds！！~~~。
情况一：当链表为奇数时。
情况一：当链表为偶数时
❄️将上述两个条件合二为一。综上所述，当fast != NULL && fast ->next != NULL时为这个程序的循环条件。
你以为这样就过LeetCode了吗？注意极端条件。
❄️注意：fast != NULL && fast ->next != NULL逻辑与左右两边的式子不能写反。 fast ->next && fast 这样写是错的。原因是逻辑与左操作数为假，就不会判断右操作数的真假。假设fast为空，那么会出现对空指针的解引用。
代码实现
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) { if (head == NULL) { return NULL; } struct ListNode* slow = head; struct ListNode* fast = head; while (fast && fast->next) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; } return slow; }
7.链表中倒数第k个结点 ⭐️⭐️
题目描述
输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。
题目链接
题目分析
❄️求倒数第k个节点，想来想去想不到什么好方法，最后看了一个题解，还是双指针yyds。
❄️思路： 因为你需要求倒数第k个节点。假设为倒数第一个。我们可以用一个快慢指针。让慢指针为slow指向头结点，快指针fast为slow+1倍的next。
找倒数第1个节点
找倒数第2个节点
求倒数第k个节点呢？
若k大于链表的长度呢？
这都是一个问题！！
这是个难点，此题看似简单，但将图片转化为代码则不容易。
代码实现
struct ListNode* FindKthToTail(struct ListNode* pListHead, unsigned int k) { struct ListNode* pHead = pListHead; int n = 0; //先求出链表的长度，判断k是否大于链表长度 while (pHead) { pHead = pHead->next; n++; } if (k > n) { return NULL; } if (pListHead == NULL) { return NULL; } struct ListNode* slow = pListHead; struct ListNode* fast = pListHead; /确定k的位置 while (k) { fast = fast->next; k--; } //快慢指针一起走 while (fast) { slow = slow->next; fast = fast->next; } return slow; }
注意：k的长度可能大于链表长度。
8.合并两个有序链表⭐️⭐️⭐️
题目描述
将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。
题目链接
题目分析
❄️和第三题合并有序数组类似。图画出来后就不绕了。题不难，难的是画图。难的是注意极端条件。
说句实话：只要会画图，还能不会做吗？
❄️思路： 同第三题，可以往上翻。唯一不同的是链表无法访问前一个节点。这是链表的一大缺陷，所以需要先设置一个prev指针，记录下前一个节点。
从第三轮开始的图解。
正常情况
注意：极端情况：当其中一个链表为空时的情况
当剩余的最后一个节点时n1的节点呢？
当剩余的最后一个节点时n2的节点呢？
代码实现
struct ListNode* mergeTwoLists(struct ListNode* list1, struct ListNode* list2) { //若其中一个链表为空。则返回另一个链表的头 if (list1 == NULL) { return list2; } if (list2 == NULL) { return list1; } //正常情况 struct ListNode* n1 = list1; struct ListNode* n2 = list2; struct ListNode* head = NULL; struct ListNode* prev = NULL; while (n1 && n2) { if (n1->val <= n2->val) { if (head == NULL) { head = n1; prev = n1; n1 = n1->next; } else { prev->next= n1; prev = n1; n1 = n1->next; } } else { if (head == NULL) { head = n2; prev = n2; n2 = n2->next; } else { prev->next= n2; prev= n2; n2 = n2->next; } } } //其中一个链表为空后的后续操作。 if (n1 == NULL) { prev->next = n2; } if (n2 == NULL) { prev->next= n1; } return head; }
9.链表分割 ⭐️⭐️⭐️
题目描述
现有一链表的头指针 ListNode* pHead，给一定值x，编写一段代码将所有小于x的结点排在其余结点之前，且不能改变原来的数据顺序，返回重新排列后的链表的头指针。
题目链接
题目分析
❄️这种题只能说是恶心到家了，题目也不描述清楚。也不给测试用例。
调bug也调了无数次，我直接说思路了。
只能说，一定要想极端情况，否则会一直错。
❄️思路： 先把这个链表小于x的节点和大于等于x的节点分开。
然后再连接两个链表。
❄️但是链表有个有个缺陷呀，你找不到前一个节点。所以只能先保存前一个节点。
极端场景。
代码实现
ListNode* partition(ListNode* pHead, int x) { struct ListNode* n1 = NULL; struct ListNode* n2 = NULL; struct ListNode* cur = pHead; struct ListNode* next = NULL; struct ListNode* head2 = NULL; struct ListNode* head1 = NULL; while (cur) { if (cur->val < x) { if (n1 == NULL) { head1 = cur; n1 = cur; cur = cur->next; } else { n1->next = cur; cur = cur->next; n1 = n1->next; } } else { if (n2 == NULL) { head2 = cur; n2 = cur; cur = cur->next; } else { n2->next = cur; cur = cur->next; n2 = n2->next; } } } if (n1) { n1->next = head2; //恶心人的地方，极端情况 if(n2) { n2->next = NULL; } return head1; } else { return head2; } }
10.链表的回文结构 ⭐️⭐️⭐️
题目描述
题目链接
题目分析
因为要求时间复杂度为O(n),额外空间复杂度为O(1)，所以考虑指针。
但是这题是牛客的较难题。明显不简单。
❄️这道题结合了前面LeetCode5,6题的思路。所以我说从前往后食用效果更佳嘛。
❄️思路：
1.先用第6题的代码找到链表的中间节点。
2.再用第5题的代码翻转中间节点后的链表。把链表分为两个链表
3.再用指针从两个链表的头部依次往后遍历查看每个节点的val是否相等。
复杂度： 找中间节点，翻转中间节点后的链表，指针从两个链表的头部依次往后遍历的时间复杂度都为O(n),所以相加也就O(3n),所以还是O(n);
找到链表的中间节点
反转slow后的链表
这种设置三个指针反转的方法较简单。
代码实现
牛客这道题没有C语言的实现。只有C++的，但是C++兼容C，所以也能用C在C++的编译器上实现。
bool chkPalindrome(struct ListNode* A) { //找出中间节点 struct ListNode* slow = A; struct ListNode* fast = A; while (fast && fast->next) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; } //反转中间节点后面的链表 struct ListNode* cur = slow; struct ListNode* prev = NULL; struct ListNode* next = NULL; while (cur) { //这里先用了一个next保存cur的下一个值。 next = cur->next; cur->next = prev; prev = cur; cur = next; } //比较两个链表的data值是否相等 while (prev) { if (prev->data == A->data) { prev = prev->next; A = A->next; } else { return false; } } return true; }
11.相交链表⭐️⭐️⭐️
题目描述
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。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。
题目链接
题目分析
思路： 若两个链表相交，则尾结点的地址肯定相等。
1.先判断是否相交，判断同时记录两链表的长度。若不相交返回NULL；
2.若相交，则让两指针从相对位置相同的位置开始出发，第一个地址相同的地方就是第一次相交的地方。
代码实现
struct ListNode* getIntersectionNode(struct ListNode* headA, struct ListNode* headB) { //判断两个链表是否相交，并计算链表的长度。 struct ListNode* n1 = headA; struct ListNode* n2 = headB; int a = 1; int b = 1; while (n1->next) { n1 = n1->next; a++; } while (n2->next) { n2 = n2->next; b++; } if (n1 != n2) { return NULL; } //算出两个链表的长度之差，使从同一个地方开始走。 struct ListNode* a1 = headA; struct ListNode* a2 = headB; int k = 0; if (b > a) { k = b - a; while (k) { a2 = a2->next; k--; } } else { k = a - b; while (k) { a1 = a1->next; k--; } } //找到第一个节点相同的位置。 while (a1 != a2) { a1 = a1->next; a2 = a2->next; } return a1; }
12.环形链表⭐️⭐️
题目描述
给你一个链表的头节点 head ，判断链表中是否有环。
如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。
题目链接
题目分析
此题没有办法让头指针依次遍历整个链表，因为链表有环，且你不知道环在哪个地方，所以你只要遍历，你就会陷入死循环！这是最难受的一点地方。
思路： 典型的追击问题。
使用快慢指针。让slow指针一次走一步，fast指针一次走两步。fast指针早晚会追上slow指针的。因为fast指针快呀。且每次都会离慢指针近一步。
为什么快指针每次走两步，慢指针走一步可以？
假设链表带环，两个指针最后都会进入环，快指针先进环，慢指针后进环。当慢指针刚进环时，可能就和快指针相遇了，最差情况下两个指针之间的距离刚好就是环的长度。
此时，两个指针每移动一次，之间的距离就缩小一步，不会出现每次刚好是套圈的情况，因此：在满指针走到一圈之前， 快指针肯定是可以追上慢指针的，即相遇
如果链表带环则一定会在环中相遇，否则快指针率先走到链表的末尾
序号为快慢指针依次走的顺序，在-4的节点相遇。
代码实现
bool hasCycle(struct ListNode* head) { struct ListNode* slow = head; struct ListNode* fast = head; while (fast && fast->next) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; if (slow == fast) { return true; } } return false; }
13.环形链表 II⭐️⭐️⭐️⭐️
题目描述
给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。
不允许修改 链表。
题目链接
题目分析
相当于在上一个题的步骤上的升级，假如判断有环了。那么环的入口点在哪呢？
思路： 这道题就离谱了。需要证明。
结论：让一个指针从链表起始位置开始遍历链表，同时让一个指针从判环时相遇点的位置开始绕环运行，
两个指针都是每次均走一步，最终肯定会在入口点的位置相遇。
代码实现
代码实现容易，证明难。
只在上一题的判断有环后面加一段找第一个公共点的代码就ok了
可以看出来这些题都是循循渐进的。
struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head) { if (head == NULL) { return NULL; } struct ListNode* slow = head; struct ListNode* fast = head; while (fast && fast->next) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; if (slow == fast) { while (slow != head) { slow = slow->next; head = head->next; } return head; } } return NULL; }
