链表高频面试题-编程知识

1. 两个链表第一个公共子节点

LeetCode160

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 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5]

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

1.1. 集合

    /*** 方法1：通过集合来辅助查找** @param headA* @param headB* @return*/public static ListNode findFirstCommonNodeBySet(ListNode headA, ListNode headB) {HashSet<ListNode> set = new HashSet<>();// 将第一个链表的每个节点放入set中while (headA != null) {set.add(headA);headA = headA.next;}// 遍历第二个链表中的每个节点，判断是否存在于set中while (headB != null) {if (set.contains(headB))return headB;headB = headB.next;}return null;}

1.2. 哈希

    /*** 方法2：通过Hash辅助查找** @param pHead1* @param pHead2* @return*/public static ListNode findFirstCommonNodeByMap(ListNode pHead1, ListNode pHead2) {// 两个链表的头结点不能为空if (pHead1 == null || pHead2 == null) {return null;}ListNode current1 = pHead1;ListNode current2 = pHead2;HashMap<ListNode, Integer> hashMap = new HashMap<>();// 将第一个链表中的每个节点存入 hashmap，没有用到hashmap的value，只用到了key，所以本题使用hashset结构更合适while (current1 != null) {hashMap.put(current1,null);current1 = current1.next;}// 遍历第二个链表，判断key是否存在hashmap中while (current2 != null) {if (hashMap.containsKey(current2)) {return current2;}current2 = current2.next;}return null;}

1.3. 栈

    /*** 方法3：通过栈*/public static ListNode findFirstCommonNodeByStack(ListNode headA, ListNode headB) {// 定义两个栈 将两个链表的节点存放到两个栈中Stack<ListNode> stackA = new Stack<>();Stack<ListNode> stackB = new Stack<>();// 将两个链表的节点存放到两个栈中while (headA != null) {stackA.push(headA);headA = headA.next;}while (headB != null) {stackB.push(headB);headB = headB.next;}// 比较两个栈 栈顶的值 若相等则出栈，直至找到最后一组相等的结点ListNode pNode = null;while (stackA.size() > 0 && stackB.size() > 0) {if (stackA.peek() == stackB.peek()) {pNode = stackA.pop();stackB.pop();}else {break;}}return pNode;}

2. 回文串

LeetCode234

给你一个单链表的头节点 head ，请你判断该链表是否为回文链表。如果是，返回 true ；否则，返回 false 。

示例 1：

输入：head = [1,2,2,1] 输出：true

示例 2：

输入：head = [1,2] 输出：false

2.1. 全部压栈

    /*** 方法2：全部压栈** @param head* @return*/public static boolean isPalindromeByAllStack(ListNode head) {// 定义栈 将链表中结点的值依次压入栈Stack<Integer> stack = new Stack<>();ListNode temp = head;while (temp != null) {stack.push(temp.val);temp = temp.next;}// 栈中的值依次出栈，与链表中的值依次比较，若有一个不一致，则不是回文串// 栈中的值出栈顺序为原顺序逆序，head从头遍历，正好符合回文串定义while (head != null) {if (head.val != stack.pop()){return false;}head = head.next;}return true;}

2.2. 将所有数据压栈，仅弹出一半数据进行比较

    /*** 方法3：将所有数据压栈，仅弹出一半数据进行比较* 因为回文串，前半部分的逆序就是后半部分，所以只需比较一半数据即可* @param head* @return*/public static boolean isPalindromeByHalfStack(ListNode head) {if (head == null)return true;ListNode temp = head;Stack<Integer> stack = new Stack<>();//链表的长度int len = 0;//把链表节点的值存放到栈中while (temp != null) {stack.push(temp.val);temp = temp.next;len++;}//len长度除以2，右移1位，左边加0，相当于除以2len >>= 1;//然后再出栈while (len-- >= 0) {if (head.val != stack.pop())return false;head = head.next;}return true;}

3. 合并有序链表

3.1. 合并两个有序链表

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：

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]

3.1.1. 基本思路

新建一个链表，然后分别遍历两个链表，每次都选择最小的结点连接到新链表上。

  /*** 方法1：最基础的做法* 新建一个链表，然后分别遍历两个链表，每次都选择最小的结点连接到新链表上。* @param list1* @param list2* @return*/public static ListNode mergeTwoLists(ListNode list1, ListNode list2) {// 新建一个链表，这个新链表有一个虚拟头结点，便于处理ListNode newNode = new ListNode(-1);// 因为newNode需要移动，所以先赋值给res备份一下ListNode res = newNode;while (list1 != null || list2 != null) {if (list1 != null && list2 != null) {// 如果第一个链表的值大于第二个链表的值，则将第二个链表的值加到新链表newNode上if (list1.val > list2.val) {newNode.next = list2;list2 = list2.next;// 将list2的头指针往后移动一个位置} else if (list1.val < list2.val) {newNode.next = list1;list1 = list1.next;} else {newNode.next = list2;list2 = list2.next;newNode = newNode.next;newNode.next = list1;list1 = list1.next;}newNode = newNode.next; // 将newNode的头指针往后移动一个位置}if (list1 != null && list2 == null) { // 此时list2已经为空，只需连接list1的值newNode.next = list1;list1 = list1.next;newNode = newNode.next;}if (list1 == null && list2 != null) {newNode.next = list2;list2 = list2.next;newNode = newNode.next;}}return res.next;}

    /*** 方法2：比方法1更加精简的实现方法** @param l1* @param l2* @return*/public static ListNode mergeTwoListsMoreSimple(ListNode l1, ListNode l2) {ListNode prehead = new ListNode(-1);ListNode prev = prehead;while (l1 != null && l2 != null) {if (l1.val <= l2.val) {prev.next = l1;l1 = l1.next;} else {prev.next = l2;l2 = l2.next;}prev = prev.next;}// 最多只有一个还未被合并完，直接接上去就行了,这是链表合并比数组合并方便的地方prev.next = l1 == null ? l2 : l1;return prehead.next;}

3.2. 合并K个链表

    /*** 合并K个链表** @param lists* @return*/public static ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {ListNode res = null;for (ListNode list : lists) {res = mergeTwoListsMoreSimple(res, list);}return res;}

3.3. 合并两个链表

LeetCode1669

给你两个链表 list1 和 list2 ，它们包含的元素分别为 n 个和 m 个。

请你将 list1 中下标从 a 到 b 的全部节点都删除，并将list2 接在被删除节点的位置。

下图中蓝色边和节点展示了操作后的结果：

请你返回结果链表的头指针。

示例：

输入：list1 = [0,1,2,3,4,5], a = 3, b = 4, list2 = [1000000,1000001,1000002] 输出：[0,1,2,1000000,1000001,1000002,5] 解释：我们删除 list1 中下标为 3 和 4 的两个节点，并将 list2 接在该位置。上图中蓝色的边和节点为答案链表。

思路：找到链表list1保留部分的尾结点和链表list2的尾结点，将两链表连接起来就行了。

 public static ListNode mergeInBetween(ListNode list1, ListNode list2, int a, int b) {ListNode pre1 = list1,post1 = list1, post2 = list2;int i = 0, j = 0;while (pre1 != null && post1 != null && j < b + 1) {// 找到链表1，位置a的前一个位置if (i < a - 1) {pre1 = pre1.next;i++;}// 找到链表1，位置b的后一个位置if (j < b + 1) {post1 = post1.next;j++;}}// 寻找list2的尾结点while (post2.next != null){post2 = post2.next;}// 链表1尾巴连接链表2头部，链2尾部连接链1后半部分的头pre1.next = list2;post2.next = post1;return list1;}

4. 双指针

4.1. 寻找中间结点

LeetCode876

给你单链表的头结点 head ，请你找出并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。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5] 输出：[3,4,5] 解释：链表只有一个中间结点，值为 3 。

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5,6] 输出：[4,5,6] 解释：该链表有两个中间结点，值分别为 3 和 4 ，返回第二个结点。

思路：
慢指针一次移动一个结点，快指针一次移动两个结点

public ListNode middleNode(ListNode head) {ListNode slow = head;ListNode fast = head;if (head == null) {return head;}while (fast != null && fast.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;}return slow;}

4.2. 寻找链表的倒数第K个元素

输入一个链表，输出该链表中倒数第k个节点。本题从1开始计数，即链表的尾节点是倒数第1个节点。

示例给定一个链表: 1->2->3->4->5, 和 k = 2。

输出： 4。

    /***  给出k，找出该链表倒数第K个结点*  思路：fast指针先走到第K个结点，然后fast和slow 同时走，当fast指向null的时候，slow指向倒数第K个结点* @param head* @param k* @return*/public static ListNode getKthFromEnd(ListNode head, int k) {ListNode fast = head;ListNode slow = head;// 让fast指向第K个结点while (fast != null && k > 0){fast = fast.next;k--;}// 让fast 和 slow同步移动while (fast != null) {fast = fast.next;slow = slow.next;}return slow;}

4.3. 旋转链表

LeetCode61

给你一个链表的头节点 head ，旋转链表，将链表每个节点向右移动 k 个位置。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2 输出：[4,5,1,2,3]

思路：

先用双指针策略找到倒数K的位置，也就是{1,2,3}和{4,5}两个序列，之后再将两个链表拼接成{4,5,1,2,3}就行了。具体思路是：因为k有可能大于链表长度，所以首先获取一下链表长度len，如果然后k=k % len，如果k == 0，则不用旋转，直接返回头结点。否则：

快指针先走k步。
慢指针和快指针一起走。
快指针走到链表尾部时，慢指针所在位置刚好是要断开的地方。把快指针指向的节点连到原链表头部，慢指针指向的节点断开和下一节点的联系。
返回结束时慢指针指向节点的下一节点。

public ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {// 当K为0或者头结点为空的时候，直接返回头节点if (k == 0 || head == null) {return head;}ListNode temp = head;// 备份头结点 ListNode fast = head;ListNode slow = head;int len = 0;// 拿到链表长度lenwhile(head != null) {head = head.next;len++;}if (k % len == 0) {return temp;}// 用快指针找到倒数第K+1个节点while((k % len) >0) {k--;fast = fast.next;}// 快慢指针同时移动，快指针移动到最后一个元素时，慢指针指向倒数第K+1个节点while(fast.next != null) {fast = fast.next;slow = slow.next;}ListNode res = slow.next;slow.next = null;fast.next = temp;return res;}

5. 删除结点

5.1. 删除特定结点

LeetCode203

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。

示例 1：

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6 输出：[1,2,3,4,5]

思路：

我们创建一个虚拟链表头dummyHead，使其next指向head。
开始循环链表寻找目标元素，注意这里是通过cur.next.val来判断的。
如果找到目标元素，就使用cur.next = cur.next.next;来删除。
注意最后返回的时候要用dummyHead.next，而不是dummyHead。

    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {ListNode dummyHead = new ListNode(0);dummyHead.next = head;ListNode cur = dummyHead;while (cur.next != null) {if (cur.next.val == val) {cur.next = cur.next.next;} else {cur = cur.next;}}return dummyHead.next;}

5.2. 删除倒数第n个结点

LeetCode19

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。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2 输出：[1,2,3,5]

    public static ListNode removeNthFromEndByTwoPoints(ListNode head, int n) {ListNode dummyHead = new ListNode(0);dummyHead.next = head;ListNode fast = head;ListNode slow = dummyHead;for (int i = 0; i < n; ++i) {fast = fast.next;}while (fast != null) {fast = fast.next;slow = slow.next;}assert slow.next != null;slow.next = slow.next.next;return dummyHead.next;}

5.3. 删除重复元素

5.3.1. 保留一个重复元素

LeetCode83

给定一个已排序的链表的头 head ，删除所有重复的元素，使每个元素只出现一次。返回已排序的链表。

示例 1：

输入：head = [1,1,2] 输出：[1,2]

思路：

由于给定的链表是排好序的，因此重复的元素在链表中出现的位置是连续的，因此我们只需要对链表进行一次遍历，就可以删除重复的元素。具体地，我们从指针 cur 指向链表的头节点，随后开始对链表进行遍历。如果当前 cur 与cur.next 对应的元素相同，那么我们就将cur.next 从链表中移除；否则说明链表中已经不存在其它与cur 对应的元素相同的节点，因此可以将 cur 指向 cur.next。当遍历完整个链表之后，我们返回链表的头节点即可。另外要注意的是当我们遍历到链表的最后一个节点时，cur.next 为空节点，此时要加以判断。

    public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {if (head == null) {return head;}ListNode cur = head;while (cur.next != null) {if (cur.val == cur.next.val) {cur.next = cur.next.next;} else {cur = cur.next;}}return head;}

5.3.2. 删除所有重复元素

LeetCode82

给定一个已排序的链表的头 head ，删除原始链表中所有重复数字的节点，只留下不同的数字。返回已排序的链表。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,3,4,4,5] 输出：[1,2,5]

为了防止开头就有重复的元素，这个题搞一个虚拟头结点

 public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {if (head == null) {return head;}// 使用第三个构造函数，直接将虚拟节点连接到头结点headListNode dummyHead = new ListNode(0, head);ListNode cur = dummyHead;while (cur.next != null && cur.next.next != null) {if (cur.next.val == cur.next.next.val) {int x = cur.next.val;// 实在是巧妙while (cur.next != null && cur.next.val == x) {cur.next = cur.next.next;}} else {cur = cur.next;}}return dummyHead.next;}