快速找到未知长度单链表的中间节点

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 题目：快速找到未知长度单链表的中间节点。
既然是面试题就一定有普通方法和高级方法，而高级方法无疑会让面试官大大加分！
普通的方法很简单，首先遍历一遍单链表以确定单链表的长度L。然后再次从头节点出发循环L/2次找到单链表的中间节点。
算法复杂度为：O(L+L/2)=O(3L/2)。
 
能否再优化一下这个时间复杂度呢？
有一个很巧妙的方法：利用快慢指针！
 
利用快慢指针原理：设置两个指针*search、*mid都指向单链表的头节点。其中* search的移动速度是*mid的2倍。当*search指向末尾节点的时候，mid正好就在中间了。这也是标尺的思想。
我们来看下代码实现：GetMidNode.c  

Status GetMidNode(LinkList L, ElemType *e){

   LinkList search, mid;

   mid = search = L;

   while (search->next != NULL)

    {

       //search移动的速度是 mid 的2倍

       if (search->next->next != NULL)

       {

           search = search->next->next;

           mid = mid->next;

           //printf("search %d\n", search->data);

           //printf("mid %d\n", mid->data);

       }

       else

       {

           search = search->next;

       }

    }

   *e = mid->data;

   return OK;

}

//另一种寻找中间节点

 iNode * GetMiddleNode ( iNode *head )  


 {  
     iNode *p1 = head;  
     iNode *p2 = p1;  


     while( p2 )  
     {  
         p2 = p2->next;  


         if(p2)  
         {  
             p2 = p2->next;  
             p1=p1->next;  
         }  
     }  
     return p1;  
 }

 

完整可执行代码：

#include "stdio.h"

#define OK 1

#define ERROR 0

#define TRUE 1

#define FALSE 0

typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */

typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */

typedef struct Node

{

   ElemType data;

   struct Node *next;

}Node;

typedef struct Node *LinkList; /* 定义LinkList */

Status visit(ElemType c)

{

   printf("%d ",c);

   return OK;

}

/* 初始化顺序线性表 */

Status InitList(LinkList *L)

{

   *L=(LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* 产生头结点,并使L指向此头结点 */

   if(!(*L)) /* 存储分配失败 */

           return ERROR;

   (*L)->next=NULL; /* 指针域为空 */

   return OK;

}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在。操作结果：返回L中数据元素个数 */

int ListLength(LinkList L)

{

   int i=0;

   LinkList p=L->next; /* p指向第一个结点 */

   while(p)

    {

       i++;

       p=p->next;

    }

   return i;

}

/* 初始条件：顺序线性表L已存在 */

/* 操作结果：依次对L的每个数据元素输出 */

Status ListTraverse(LinkList L)

{

   LinkList p=L->next;

   while(p)

    {

       visit(p->data);

       p=p->next;

    }

   printf("\n");

   return OK;

}

/*  随机产生n个元素的值，建立带表头结点的单链线性表L（尾插法） */

void CreateListTail(LinkList *L, int n)

{

   LinkList p,r;

   int i;

   srand(time(0));                     /* 初始化随机数种子 */

   *L = (LinkList)malloc(sizeof(Node)); /* L为整个线性表 */

   r=*L;                               /* r为指向尾部的结点 */

   for (i=0; i < n; i++)

    {

       p = (Node *)malloc(sizeof(Node)); /* 生成新结点 */

       p->data = rand()%100+1;          /*  随机生成100以内的数字 */

       r->next=p;                        /* 将表尾终端结点的指针指向新结点 */

       r = p;                           /* 将当前的新结点定义为表尾终端结点 */

    }

   r->next = NULL;                      /* 表示当前链表结束 */

   // 创建有环链表

   //r->next = p;

}

 

Status GetMidNode(LinkList L, ElemType *e){

   LinkList search, mid;

   mid = search = L;

   while (search->next != NULL) {

       //search移动的速度是 mid 的2倍

       if (search->next->next != NULL) {

           search = search->next->next;

           mid = mid->next;

           //printf("search %d\n", search->data);

           //printf("mid %d\n", mid->data);

       }

       else

       {

           search = search->next;

       }

    }

   *e = mid->data;

   return OK;

}

int main()

{

   LinkList L;

   Status i;

   char opp;

   ElemType e;

   int find;

   int tmp;

   i=InitList(&L);

   printf("初始化L后：ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

   printf("\n1.查看链表 \n2.创建链表（尾插法） \n3.链表长度 \n4.中间结点值 \n0.退出 \n请选择你的操作：\n");

   while(opp != '0'){

       scanf("%c",&opp);

       switch(opp){

           case '1':

                ListTraverse(L);

                printf("\n");

                break;

           case '2':

                CreateListTail(&L,20);

                printf("整体创建L的元素(尾插法)：\n");

                ListTraverse(L);

                printf("\n");

                break;

           case '3':

                //clearList(pHead);   //清空链表

                printf("ListLength(L)=%d\n",ListLength(L));

                printf("\n");

                break;

           case '4':

               //GetNthNodeFromBack(L,find,&e);

                GetMidNode(L, &e);

                printf("链表中间结点的值为：%d\n", e);

                //ListTraverse(L);

                printf("\n");

                break;

           case '0':

                exit(0);

       }

    }

}

快慢指针在解决单链表的一些问题的时候是非常有用的，需要留意。