链表面试题（进阶）&&复杂链表的复制

来源：互联网发布：rgb转化到hsv的算法编辑：程序博客网时间：2024/06/16 00:52

单链表面试题（进阶）

1、判断单链表是否带环？若带环，求环的长度？求环的入口点？
2、判断两个链表是否相交，若相交，求交点。（假设链表不带环）
3、判断两个链表是否相交，若相交，求交点。（假设链表可能带环）【升级版】
4.复杂链表的复制。一个链表的每个节点，有一个指向next指针指向下一个节点，还有一个random指针指向这个链表中的一个随机节点或者NULL，现在要求实现复制这个链表，返回复制后的新链表。
//ps: 复杂链表的结构
struct ComplexNode
{
int _data ; // 数据
struct ComplexNode * _next; // 指向下一个节点的指针
struct ComplexNode * _random; // 指向随机节点（可以是链表中的任意节点 or 空）
};

1、判断单链表是否带环？若带环，求环的长度？求环的入口点？

在链表的头结点定义一个快指针和慢指针，让慢指针一次走两步，快指针一次走两步，如果链表带环，则快指针一定会追上慢指针的，如果不带环则快指针先到表尾。若是求环的长度时，在快指针和慢指针在环内相交时，记住这个点，然后让慢指针从这个点开始再走一圈，即可求出环的长度。

ListNode *check_Ring(ListNode *plist)
{//1、空或者只有一个  2、带环链表  3、不带环
    if(plist == NULL && plist->next == NULL)
    {
        printf("不带环\n");
        return 0;
    }
    else
    {
        ListNode *slow = plist;
        ListNode *fast = plist;
        while(fast != NULL && fast->next != NULL)
        {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if(slow == fast)
                return slow;
        }
        return NULL;
    }
}

Datatype LengthList(ListNode *plist)
{//求环长读。先求慢节点的位置，然后让慢节点走一圈就是环的长度
    assert(plist);
    if(plist->next == NULL)
        return 1;
    else
    {
        ListNode *slow = check_Ring(plist);
        ListNode *next = slow->next;
        int step = 1;
        while(slow != next)
        {
            step++;
            next = next->next;
        }
        return step;
    }
}

求环的入口点，可以由下面的公式求

ListNode *InRingNode(ListNode *plist)
{//要是环至少得有两个及以上的节点
    if(plist == NULL && plist->next == NULL)
        return NULL;
    else
    {
        ListNode *fast = check_Ring(plist);;
        while(plist != fast)
        {
            plist = plist->next;
            fast = fast->next;
        }
        return plist;
    }
}

2、判断两个链表是否相交，若相交，求交点。（假设链表不带环）

先让两个链表遍历一遍分别求出尾指针，如果不相同则不相交，相同则分别求出两个链表的长度，然后让长的先走他们的长度之差步，然后再一起走，若走到节点相同时就是交点。

ListNode *FindpointList(ListNode *plist1, ListNode *plist2)
{
    assert(plist1 && plist2);
    ListNode *tail1 = plist1;
    ListNode *tail2 = plist2;
    int i = 1;
    int j = 1;
    while(tail1->next)//先遍历链表求长度
    {
        tail1 = tail1->next;
        ++i;
    }
    while(tail2->next)
    {
        tail2 = tail2->next;
        ++j;
    }
    if(tail1 != tail2)//如果两个尾指针相同则在往前找交点
        return NULL;
    else
    {
        int num = abs(i-j);
        if(i >= j)//哪个长度大，哪个就先走
        {
            while(num--)
            {
                plist1 = plist1->next;
            }
        }
        else
        {
            while(num--)
            {
                plist2 = plist2->next;
            }
        }
        while(plist1 != plist2)//当两个节点相同时就是交点
        {
            plist1 = plist1->next;
            plist2 = plist2->next;
        }
        return plist1;
    }
}

3、判断两个链表是否相交，若相交，求交点。（假设链表可能带环）【升级版】

判断两个可能带环的链表相交问题，先分析清楚有几种可能性然后再求

1、1、两个连表达不带环（这种情况已经分析）
2、一个链表带环，另一个不带环
3、两个链表都带环
3.1、两个不想交
3.2、有一个交点在环外
3.3、两个交点在环内

ListNode *IsCrossList(ListNode *plist1, ListNode *plist2)
{
    //1、两个连表达不带环（这种情况已经分析）
    //2、一个链表带环，另一个不带环
    //3、两个链表都带环
    //  3.1、两个不想交
    //  3.2、有一个交点在环外
    //  3.3、两个交点在环内
    assert(plist1);
    assert(plist2);
    ListNode *list1 = check_Ring(plist1);
    ListNode *list2 = check_Ring(plist2);

    if((list1 != NULL && list2 == NULL) || ((list1 == NULL) && (list2 != NULL)))
    {//若两个链表一个带环一个不带环则不相交
        return NULL;
    }
    if(list1 != NULL && list2 != NULL)
    {
        ListNode *cur1 = InRingNode(plist1);
        ListNode *cur2 = InRingNode(plist2);
        if(cur1 == cur2)//若交点相同则在环外相交
        {
            ListNode *slow = list1;
            slow->next = NULL;
            ListNode *plist = FindpointList(plist1, plist2);
            return plist;
        }
        else//交点不相同则在环内
        {
            Datatype num = LengthList(plist1);
            ListNode *tmp = cur1;
            while(--num)//当一圈走完都没有发现另一个入口点，那就是不相交
            {
                while(tmp != cur2)
                {
                    tmp = tmp->next;
                }
                return cur1;
            }
        }
    }
    return NULL;
}

4.复杂链表的复制。一个链表的每个节点，有一个指向next指针指向下一个节点，还有一个random指针指向这个链表中的一个随机节点或者NULL，现在要求实现复制这个链表，返回复制后的新链表。

//ps: 复杂链表的结构
struct ComplexNode
{
int _data ; // 数据
struct ComplexNode * _next; // 指向下一个节点的指针
struct ComplexNode * _random; // 指向随机节点（可以是链表中的任意节点 or 空）
};

用以下步骤来实现复杂链表的复制

1、先创建一个和每个节点都相同的节点
2、按顺序的将这些节点依次插到和它数据相同节点的后面，然后全部连接起来
3、操作这些“复制后”的节点，让每个节点的随机节点指向原节点的随机节点的下一位
4、分离复制的链表和原链表，返回复制后的链表

typedef struct ComplexNode 
{ 
     Datatype _data ; // 数据 
     ComplexNode * _next; // 指向下一个节点的指针 
     ComplexNode * _random; // 指向随机节点（可以是链表中的任意节点 or 空） 
}ComplexNode;


ComplexNode *buyNode(Datatype h)
{
    ComplexNode *node = (ComplexNode *)malloc(sizeof(ComplexNode));
    assert(node);
    node->_data = h;
    node->_next = NULL;
    node->_random = NULL;
    return node;
}

ComplexNode *CopyList(ComplexNode *plist)//复制链表
{
    ComplexNode *cur = plist;
    if(plist == NULL && plist->_next == NULL)
        return NULL;
    while(cur)//将创造的和前一个节点相同的节点全都连起来
    {
        ComplexNode *next = plist->_next;
        ComplexNode *tmp = buyNode(cur->_data);
        tmp->_next = cur->_next;
        cur->_next = tmp;
        cur = tmp->_next;
    }
    ComplexNode *newlist = plist;
    ComplexNode *tail = NULL;
    while(newlist != NULL)
    {
        ComplexNode *newcur = newlist->_next;
        if(newlist->_random != NULL)
            newcur->_random = newlist->_random->_next;
        newlist = newcur->_next;
    }
    return plist;
}

ComplexNode *DetachList(ComplexNode *plist)//分离复制后的节点
{
    ComplexNode *newlist = plist;
    ComplexNode *next = newlist->_next;
    ComplexNode *head = next;
    if(newlist)
    {
        newlist->_next = next->_next;
        newlist = newlist->_next;
    }
    while(newlist)
    {
        next->_next = newlist->_next;
        next = next->_next;
        newlist->_next = next->_next;
        newlist = newlist->_next;
    }
    return head;
}

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