解题笔记（13）——几个链表的问题

         链表的一些问题经常会在面试中出现，这类题目能很好的反映出程序员的编程基本功，以及思维的缜密程度。写代码之前，最好能仔细分析一下题目，列出关键点。其实思路是最重要的，思路如果正确，代码实现不是问题，更像是一个翻译的过程。下面是4道关于链表的题目，网上都有思路解答。自己实现了一下，供网友参考。下面各题的链表结点定义如下：

struct ListNode{int key;ListNode *next;ListNode(int k = 0, ListNode *p = NULL) { key = k; next = p;}};

        问题1：输入一个链表的头结点，反转该链表，并返回反转后链表的头结点。

    思路：可以定义两个辅助指针，一个指向当前结点，设为pCur；一个指向前一个结点，设为pPrev，然后反转 pCur->next = pPrev。但是原来的pCur->next丢失了。可以再定义一个辅助指针pNext，用来保存这个值。另外就是一些为空的判断，需要加倍小心。

    参考代码：

ListNode* ReverseList(ListNode *pHead){ListNode *pPre = NULL;ListNode *pCur = pHead;//开始反转while(pCur != NULL){ListNode *pNext = pCur->next; //临时保存下一个结点//关键的三步pCur->next = pPre;  //反转pPre = pCur;        //保存上一个结点pCur = pNext;       //更新当前结点}return pPre;  //pPre变为第一个结点}

    问题2：输入一个链表的头结点，从尾到头反过来输出每个结点的值。

    思路：有很多解法，网上常见的有三种，一般都能想到。（1）可以利用问题1的结果，反转链表，然后再输出。（2）用递归实现。（3）用栈，其实与解法2相似，递归的本质其实就是栈的思想。给出后两种解法的代码。

    参考代码：

//栈实现void ReorderPrint_Solution1(ListNode * pHead){stack<int> keyStack;  //结点的数据栈  ListNode *pNode = pHead;while(pNode != NULL)  //将链表的数据压栈{keyStack.push(pNode->key);pNode = pNode->next;}while(keyStack.size() > 0) //出栈{cout<<keyStack.top()<<' ';keyStack.pop();}}//递归实现void ReorderPrint_Solution2(ListNode * pHead){if(pHead == NULL)return;else{ReorderPrint_Solution2(pHead->next);cout<<pHead->key<<' ';}}

    问题3：给定链表的头指针和一个结点指针，在O(1)时间删除该结点。

    思路：《编程之美》有这道题，采用了一种“狸猫换太子”的方法，非常形象。真正删除的是下一个结点，同时将原删除结点的数据项设为下一个结点的数据项。《编程之美》中假定删除结点不是第一个结点，也不是最后一个结点。本问题中，没有这个限制，如果是删除的最后结点。只能从头遍历，找到前驱结点。但是平均的时间复杂度为O(1)。

    参考代码：以下代码基于删除结点一定在链表中这个假设。

ListNode* DeleteNode(ListNode* pHead, ListNode* pDeleted){if(pHead == NULL || pDeleted == NULL)return NULL;if(pDeleted->next != NULL) //不是最后一个结点{ListNode *pNext = pDeleted->next; //删除的其实是下一个结点//下面两步是关键pDeleted->key = pDeleted->next->key;pDeleted->next = pDeleted->next->next;delete pNext;pNext = NULL;}else  {if(pHead == pDeleted) //删除结点既是第一个结点也是最后一个结点{pHead = NULL;}else{ListNode *pNode = pHead;while(pNode->next != pDeleted) //找删除结点的前驱pNode = pNode->next;pNode->next = pDeleted->next;}delete pDeleted;pDeleted = NULL;}return pHead;}

    问题4：两个单向链表，找出它们的第一个公共结点。

    思路：（1）可以利用散列来做，根据第一个链表的地址，建立一张散列表，然后针对第二个链表的每一个结点，查询散列表，如果找到，那么这个结点就是第一个公共的结点。这种方法的时间复杂度为O(Len(h1)+Len(h2))，空间复杂度为O(Len(h1))。（2）何海涛给出的，非常巧妙，时间复杂度为O(Len(h1)+Len(h2))，空间复杂度为O(1)。一个重要的思想就是，如果两个链表等长，那么让它们同时向前移动，一定能同时到达第一个公共结点，能想到这一点，解法自然而然就有了。所给的两个链表不一定等长，只需遍历一下，分别求出链表的长度，然后将长链表先往前移动两者的长度之差，再同时向前。下面给出这两种方法的具体算法。

    参考代码:

ListNode* FindFirstCommonNode_Solution1(ListNode *pHead1, ListNode *pHead2){set<ListNode *> addrSet;   //这里用集合代替散列//将链表的结点地址放入集合中ListNode *pNode = pHead1;while(pNode != NULL)       {addrSet.insert(pNode);pNode = pNode->next;}//开始寻找pNode = pHead2;while(pNode != NULL){if(addrSet.find(pNode) != addrSet.end())break;pNode = pNode->next;}return pNode;}

//求链表长度int LengthOfList(ListNode *pHead){int len = 0;ListNode *pNode = pHead;while(pNode != NULL){len++;pNode = pNode->next;}return len;}//用何海涛的方法ListNode* FindFirstCommonNode_Solution2(ListNode *pHead1, ListNode *pHead2){int len1 = LengthOfList(pHead1);int len2 = LengthOfList(pHead2);//确定长链表int lenDiff = len1 - len2;ListNode *pLong = pHead1;ListNode *pShort = pHead2;if(len1 < len2){pLong = pHead2;pShort = pHead1;lenDiff = len2 - len1;}//调整长链表的长度for(int i = 0; i < lenDiff; i++)pLong = pLong->next;ListNode *pNode = NULL;while(pShort != NULL){if(pShort == pLong)  //找到第一个共同结点{pNode = pShort;break;}pShort = pShort->next;pLong = pLong->next;}return pNode;}

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