链表基础及常见面试题

基础知识

链表是一种很常见的数据结构，在每个节点都保存了指向下一个节点的指针。与顺序表相比，链表插入元素的复杂度是O(1)，查找一个节点或者访问特定节点编号的元素的复杂度是O(n)；顺序表插入元素的复杂度是O(n)，而查找的复杂度是O(1)。使用链表可以不必事先知道数据的大小，但是增加了指针域，加大了内存的开销。链表有三种类型：单向链表、双向链表和循环链表。

链表节点的定义

typedef struct linkedNode{int value;struct linkedNode* next;}node,*pNode;

链表相关的基本操作（创建和遍历）

/*创建链表*/pNode create(int* a,int n){int i;pNode pHead = (pNode) malloc(sizeof(node));if(pHead == NULL){exit(0);}pNode pTail = pHead;pTail->next = NULL;for(i = 0;i < n;i++){pNode nNode = (pNode) malloc(sizeof(node));if(nNode == NULL){exit(0);}nNode->value = a[i];pTail->next = nNode;nNode->next = NULL;pTail = nNode;}return pHead;}/*遍历链表*/void travel(pNode head){pNode tmp = head->next;while(tmp != NULL){printf("%d ", tmp->value);tmp = tmp->next;}printf("\n");}

插入数据、删除数据等操作较为简单且在本文中暂时用不着，所以在此不一一赘述了。

常见面试题分析

接下来，就下面几个问题进行分别讨论

Q1 链表的倒数第k个节点

Q2 链表是否存在环

Q3 链表的中间节点

Q4 链表的反序

Q5 链表的排序

Q6 仅给定一个非尾节点的节点，删除该节点

Q7 仅给定一个非空节点，在该节点后插入一个节点

Q1 链表的倒数第k个节点

注意：在这里的倒数第k个节点是从1开始计数，如链表节点有{3,5,7,1,4,6}，倒数第3个节点指的就是值为1的节点。

假设链表有n个节点，倒数第k个节点，也即第n - k + 1个节点。仅遍历一次链表的解法是，定义两个指针。第一步，第一个指针从头指针开始遍历到第k - 1个元素，第二个指针不动；第二步，两个指针同时移动，当第一个指针移到尾指针时，第二个指针正好指向了倒数第k个节点。

/*找到链表的倒数第k个节点链表节点{3,5,7,1,4,6}，倒数第3个节点是值为1的节点*/pNode findKthToTail(pNode head,int k){if(head == NULL || k <= 0){return NULL;}int i,j;pNode pA = head;pNode pB = head;for(i = 0;i < k - 1;i++){if(pA->next != NULL){pA = pA->next;}elsereturn NULL;}while(pA->next != NULL){pA = pA->next;pB = pB->next;}return pB;}

Q2 链表是否存在环

判断一个链表是否存在环，可以定义两个指针，一个每次移动一步，另一个每次移动两步。如果每次移动两步的指针指向了NULL，则说明不存在环；如果两个指针相遇，则说明存在环。

/*判断链表是否存在环*/bool isExitCycle(pNode head){if(head == NULL){return false;}pNode pA = head;pNode pB = head;while(pB->next != NULL && pB != NULL){pB = pB->next->next;pA = pA->next;if(pA == pB){ // 若两个指针相遇，则存在环return true;}}return false;}

Q3 链表的中间节点

与判断上一个问题链表是否存在环的问题类似，我们可以定义两个指针，一个每次移动一步，另一个每次移动两步。当每次移动两步的指针指向了链表的尾节点时，每次移动一步的指针正好处于中间位置，即我们要找的中间节点位置。当然，这是在不知道链表的长度，且为了减少时间复杂度的解法。

/*求链表的中间节点*/pNode getCenterPoint(pNode head){if (head == NULL || head->next == NULL) //如果链表为空，或仅有头节点{return head;}pNode pA = head;pNode pB = head;while(pB != NULL && pB->next != NULL){pA = pA->next;pB = pB->next->next;}return pA;}

Q4 链表的反序

求一个链表的反序，需要注意的是不能让链表断开，为此需要三个节点，分别用来保存现节点，节点的前向元素，节点的后向元素。

/*反转链表*/pNode reverse(pNode head){pNode rHead = NULL;pNode mNode = head;pNode mPre = NULL;while(mNode != NULL){pNode mNext = mNode->next;if(mNext == NULL) //当位于原链表尾节点时，将最后一个节点设为新链表的头节点{rHead = mNode;}mNode->next = mPre;mPre = mNode;mNode = mNext;}return rHead;}

Q5 链表的排序

对链表进行排序可以采用冒泡、选择、插入等多种方法，这里采用选择排序来对链表进行排序。具体其他排序方法的思想，可以参考这里。

/*链表的选择排序*/void select_sortLink(pNode head){pNode p,q,min;int tmp;p = head->next;while(p->next != NULL){min = p;q = p->next;while(q->next != NULL){if(q->value < min->value){min = q;}q = q->next;}if(min != p){tmp = p->value;p->value = min->value;min->value = tmp;}p = p->next;}}

Q6 仅给定一个非尾节点的节点，删除该节点

在不知道头指针的情况下，要删除一个特定的节点，难以获取该节点的前一个节点，所以将该节点的值设置为下一个节点的值，然后将下一个节点删除即可。

/*在不知链表头指针的情况下，删除节点p。将节点p的下一个节点的值赋给p，然后删除p*/void deletePoint(pNode mNode){if(mNode == NULL){return;}pNode tmp = mNode->next;if(tmp == NULL){mNode =  NULL;}else{mNode->value = tmp->value;mNode->next = tmp->next;delete tmp;}}

Q7 仅给定一个非空节点，在该节点前插入一个节点

与Q6类似，将新的节点插在该节点后，然后将新的节点的值与该节点的值交换即可。

/*将节点q插在节点p前*/void insertToPre(pNode p,pNode q){if(p == NULL || q == NULL){return;}q->next = p->next;p->next = q;int tmp = q->value;q->value = p->value;p->value = tmp;}