算法学习 - 2、链表 - 《算法学习》

141. 环形链表

https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/

难度简单912
给定一个链表，判断链表中是否有环。
如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。为了表示给定链表中的环，我们使用整数 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。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环，则返回 true 。否则，返回 false 。

进阶：
你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

示例 1：
2、链表 - 图1
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：
2、链表 - 图2
输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：
2、链表 - 图3
输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

快慢双指针解法：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null){
            return false;
        }
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head.next;
        while( slow != fast){
            if(fast == null || fast.next == null){
                return false;
            }
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }
        return true;
    }
}

解法2：

public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null){
            return false;
        }
        ListNode l1 = head;
        ListNode l2 = head.next;
        while (l2 != null && l2.next != null){
            if(l1.val == l2.val){
                return true;
            }
            l1 = l1.next;
            l2 = l2.next.next;
        }
        return false;
    }
}

142. 环形链表 II

难度中等828
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，我们使用整数 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。注意，pos 仅仅是用于标识环的情况，并不会作为参数传递到函数中。
说明：不允许修改给定的链表。
进阶：

你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：
2、链表 - 图5
输入：head = [1,2], pos = 0
输出：返回索引为 0 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：
2、链表 - 图6
输入：head = [1], pos = -1
输出：返回 null
解释：链表中没有环。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode l1 = head,l2 = head;
        while(true){
            if(l1 == null || l1.next == null){
                return null;
            }
            l1 = l1.next.next;
            l2 = l2.next;
            if(l1 == l2){
                break;
            }
        }
       l1 = head;
        while( l1 != l2){
            l1 = l1.next;
            l2 = l2.next;
        }
        return l1;
    }
}

写法2：

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode l1=head,l2=head,l3=head;
        boolean flag = true;
        while (flag){
            if(l2 == null || l2.next == null){
                return null;
            }
            l1=l1.next;
            l2=l2.next.next;
            if(l1 == l2){
                flag=false;
            }
        }
        while (l3 != l2){
            l3=l3.next;
            l2=l2.next;
        }
        return l3;
    }
}

写法3：do while

public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode l1=head,l2=head,l3=head;
        do {
            if(l2 == null || l2.next == null){
                return null;
            }
            l1=l1.next;
            l2=l2.next.next;
        }while ( l1 != l2);
        while (l3 != l2){
            l3=l3.next;
            l2=l2.next;
        }
        return l3;
    }
}

206. 反转链表

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/

难度简单1452收藏分享切换为英文接收动态反馈
反转一个单链表。
示例:
输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 5->4->3->2->1->NULL

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
         ListNode cur = head;
        ListNode pre = null;
        ListNode temp = null;
        while (cur != null){
            temp = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = temp;
        }
        return pre;
    }
}

24. 两两交换链表中的节点

难度中等788
给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

示例 1：
2、链表 - 图7
输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：
输入：head = []
输出：[]

示例 3：
输入：head = [1]
输出：[1]

递归解法：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
      //递归法
      if(head == null ||  head.next == null){
          return head;
      }
      ListNode next = head.next;
      head.next = swapPairs(next.next);
      next.next = head;
      return next;
    }
}

迭代解法：

//给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。 
//
// 你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。 
//
// 
//
// 示例 1： 
//
// 
//输入：head = [1,2,3,4]
//输出：[2,1,4,3]
// 
//
// 示例 2： 
//
// 
//输入：head = []
//输出：[]
// 
//
// 示例 3： 
//
// 
//输入：head = [1]
//输出：[1]
// 
//
// 
//
// 提示： 
//
// 
// 链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内 
// 0 <= Node.val <= 100 
// 
//
// 
//
// 进阶：你能在不修改链表节点值的情况下解决这个问题吗?（也就是说，仅修改节点本身。） 
// Related Topics 递归 链表 
// 👍 793 👎 0
//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        ListNode newNode = new ListNode(0);
        newNode.next = head;
        ListNode temp = newNode;
        while (temp.next != null && temp.next.next != null){
            ListNode l1 = temp.next;
            ListNode l2 = temp.next.next;
            temp.next = l2;
            l1.next = l2.next;
            l2.next = l1;
            temp = l1;
        }
        return newNode.next;
    }
}
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)

25. K 个一组翻转链表

难度困难863
给你一个链表，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回翻转后的链表。
k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。
如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

示例：
给你这个链表：1->2->3->4->5
当 k = 2 时，应当返回: 2->1->4->3->5
当 k = 3 时，应当返回: 3->2->1->4->5

说明：

你的算法只能使用常数的额外空间。
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
 if (head == null || head.next == null){
            return head;
        }
        //定义一个假的节点。
        ListNode dummy=new ListNode(0);
        //假节点的next指向head。
        // dummy->1->2->3->4->5
        dummy.next=head;
        //初始化pre和end都指向dummy。pre指每次要翻转的链表的头结点的上一个节点。end指每次要翻转的链表的尾节点
        ListNode pre=dummy;
        ListNode end=dummy;
        while(end.next!=null){
            //循环k次，找到需要翻转的链表的结尾,这里每次循环要判断end是否等于空,因为如果为空，end.next会报空指针异常。
            //dummy->1->2->3->4->5 若k为2，循环2次，end指向2
            for(int i=0;i<k&&end != null;i++){
                end=end.next;
            }
            //如果end==null，即需要翻转的链表的节点数小于k，不执行翻转。
            if(end==null){
                break;
            }
            //先记录下end.next,方便后面链接链表
            ListNode next=end.next;
            //然后断开链表
            end.next=null;
            //记录下要翻转链表的头节点
            ListNode start=pre.next;
            //翻转链表,pre.next指向翻转后的链表。1->2 变成2->1。 dummy->2->1
            pre.next=reverse(start);
            //翻转后头节点变到最后。通过.next把断开的链表重新链接。
            start.next=next;
            //将pre换成下次要翻转的链表的头结点的上一个节点。即start
            pre=start;
            //翻转结束，将end置为下次要翻转的链表的头结点的上一个节点。即start
            end=start;
        }
        return dummy.next;
    }
    //链表翻转
    // 例子：   head： 1->2->3->4
    public ListNode reverse(ListNode head) {
         //单链表为空或只有一个节点，直接返回原单链表
        if (head == null || head.next == null){
            return head;
        }
        //前一个节点指针
        ListNode preNode = null;
        //当前节点指针
        ListNode curNode = head;
        //下一个节点指针
        ListNode nextNode = null;
        while (curNode != null){
            nextNode = curNode.next;//nextNode 指向下一个节点,保存当前节点后面的链表。
            curNode.next=preNode;//将当前节点next域指向前一个节点   null<-1<-2<-3<-4
            preNode = curNode;//preNode 指针向后移动。preNode指向当前节点。
            curNode = nextNode;//curNode指针向后移动。下一个节点变成当前节点
        }
        return preNode;
    }
}

21. 合并两个有序链表

难度简单1494
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。

示例 1：
2、链表 - 图8
输入：l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出：[1,1,2,3,4,4]

示例 2：
输入：l1 = [], l2 = []
输出：[]

示例 3：
输入：l1 = [], l2 = [0]
输出：[0]

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        if(l1==null) return l2;
        if(l2==null) return l1;
        int v1 = l1.val;
        int v2 = l2.val;
        if(v1<v2){
            l1.next = mergeTwoLists(l1.next,l2);
            return l1;
        }else{
            l2.next = mergeTwoLists(l1,l2.next);
            return l2;
        }
    }
}