单链表问题全集OK

http://blog.csdn.net/luckyxiaoqiang/article/details/7393134

1，链表节点定义

struct ListNode{    int m_nKey;    ListNode * m_pNext;};

2，求单链表中结点的个数

时间复杂度为O（n）

// 求单链表中结点的个数unsigned int GetListLength(ListNode * pHead){if(pHead == NULL)return 0;unsigned int nLength = 0;ListNode * pCurrent = pHead;while(pCurrent != NULL){nLength++;pCurrent = pCurrent->m_pNext;}return nLength;}

3，单链表反转

http://blog.csdn.net/feliciafay/article/details/6841115

3.1 方法1：递归

Node * reverse(Node * head) { if(head == null || head->next == null)return head;Node * ph = reverse(head->next); head->next->next = head; head->next = null; return ph; }

3.2 方法2：非递归（原地倒置）

即用三个指针，倒转链表。

struct node{int data;node* next;};node* reverse(node* head){if(head == null || head->next == null)return head;node *p,*q,*r; p = head;q = head->next;head->next = null;while(q){r = q->next;q->next = p;p = q;q = r;}head = p;return head;}

3.3 方法3：非递归（新建插入）

即新建一个链表，然后每拆一个原来的，插入新链表头部。

// 反转单链表ListNode * ReverseList(ListNode * pHead){        // 如果链表为空或只有一个结点，无需反转，直接返回原链表头指针if(pHead == NULL || pHead->m_pNext == NULL)  return pHead;ListNode * pReversedHead = NULL; // 反转后的新链表头指针，初始为NULLListNode * pCurrent = pHead;while(pCurrent != NULL){ListNode * pTemp = pCurrent;pCurrent = pCurrent->m_pNext;pTemp->m_pNext = pReversedHead; // 将当前结点摘下，插入新链表的最前端pReversedHead = pTemp;}return pReversedHead;}

注意，此时原来的head指针没有意义了。

4，查找单链表中的倒数第K个结点（k > 0）

4.1 方法1：转换为正向n-k

先统计单链表中结点的个数，然后再找到第（n-k）个结点。注意链表为空，k为0，k为1，k大于链表中节点个数时的情况。时间复杂度为O（n）。代码略。

4.2 方法2：双指针间隔k齐步走

主要思路就是使用两个指针，先让前面的指针走到正向第k个结点，这样前后两个指针的距离差是k-1，之后前后两个指针一起向前走，前面的指针走到最后一个结点时，后面指针所指结点就是倒数第k个结点。

// 查找单链表中倒数第K个结点ListNode * RGetKthNode(ListNode * pHead, unsigned int k) // 函数名前面的R代表反向{if(k == 0 || pHead == NULL) // 这里k的计数是从1开始的，若k为0或链表为空返回NULLreturn NULL;ListNode * pAhead = pHead;ListNode * pBehind = pHead;while(k > 1 && pAhead != NULL) // 前面的指针先走到正向第k个结点{pAhead = pAhead->m_pNext;k--;}if(pAhead == NULL)     // 结点个数小于k，返回NULLreturn NULL;while(pAhead->m_pNext != NULL)  // 前后两个指针一起向前走，直到前面的指针指向最后一个结点{pBehind = pBehind->m_pNext;pAhead = pAhead->m_pNext;}return pBehind;  // 后面的指针所指结点就是倒数第k个结点}

5，查找单链表的中间结点

此题可应用于上一题类似的思想。也是设置两个指针，只不过这里是，两个指针同时向前走，前面的指针每次走两步，后面的指针每次走一步，前面的指针走到最后一个结点时，后面的指针所指结点就是中间结点，即第（n/2+1）个结点。注意链表为空，链表结点个数为1和2的情况。时间复杂度O（n）。参考代码如下：

// 获取单链表中间结点，若链表长度为n(n>0)，则返回第n/2+1个结点ListNode * GetMiddleNode(ListNode * pHead){if(pHead == NULL || pHead->m_pNext == NULL) // 链表为空或只有一个结点，返回头指针return pHead;ListNode * pAhead = pHead;ListNode * pBehind = pHead;while(pAhead->m_pNext != NULL) // 前面指针每次走两步，直到指向最后一个结点，后面指针每次走一步{pAhead = pAhead->m_pNext;pBehind = pBehind->m_pNext;if(pAhead->m_pNext != NULL)pAhead = pAhead->m_pNext;}return pBehind; // 后面的指针所指结点即为中间结点}

6，从尾到头打印单链表

对于这种颠倒顺序的问题，我们应该就会想到栈，后进先出。所以，这一题要么自己使用栈，要么让系统使用栈，也就是递归。注意链表为空的情况。时间复杂度为O（n）。参考代码如下：

6.1 自己使用栈

// 从尾到头打印链表，使用栈void RPrintList(ListNode * pHead){std::stack<ListNode *> s;ListNode * pNode = pHead;while(pNode != NULL){s.push(pNode);pNode = pNode->m_pNext;}while(!s.empty()){pNode = s.top();printf("%d\t", pNode->m_nKey);s.pop();}}

栈的push操作是复制。

6.2 使用递归函数

// 从尾到头打印链表，使用递归void RPrintList(ListNode * pHead){if(pHead == NULL){return;}else{RPrintList(pHead->m_pNext);printf("%d\t", pHead->m_nKey);}}

7，合并两个链表

已知两个单链表pHead1 和pHead2 各自有序，把它们合并成一个链表依然有序。

7.1 方法1：归并排序

这个类似归并排序。尤其注意两个链表都为空，和其中一个为空时的情况。只需要O（1）的空间。时间复杂度为O（max(len1, len2)）。参考代码如下：

// 合并两个有序链表ListNode * MergeSortedList(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2){if(pHead1 == NULL)return pHead2;if(pHead2 == NULL)return pHead1;        //【pHead1非空】且【pHead2非空】，先pHeadMerged加入一个头结点ListNode * pHeadMerged = NULL;        if(pHead1->m_nKey < pHead2->m_nKey){pHeadMerged = pHead1;pHead1 = pHead1->m_pNext;pHeadMerged->m_pNext = NULL;}else{pHeadMerged = pHead2;pHead2 = pHead2->m_pNext;pHeadMerged->m_pNext = NULL;}        //循环加入ListNode * pTemp = pHeadMerged;while(pHead1 != NULL && pHead2 != NULL){if(pHead1->m_nKey < pHead2->m_nKey){pTemp->m_pNext = pHead1;pHead1 = pHead1->m_pNext;pTemp = pTemp->m_pNext;pTemp->m_pNext = NULL;}else{pTemp->m_pNext = pHead2;pHead2 = pHead2->m_pNext;pTemp = pTemp->m_pNext;pTemp->m_pNext = NULL;}}if(pHead1 != NULL)pTemp->m_pNext = pHead1;else if(pHead2 != NULL)pTemp->m_pNext = pHead2;return pHeadMerged;}

7.2 方法2：递归算法

ListNode * MergeSortedList(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2){if(pHead1 == NULL)return pHead2;if(pHead2 == NULL)return pHead1;ListNode * pHeadMerged = NULL;if(pHead1->m_nKey < pHead2->m_nKey){pHeadMerged = pHead1;pHeadMerged->m_pNext = MergeSortedList(pHead1->m_pNext, pHead2);}else{pHeadMerged = pHead2;pHeadMerged->m_pNext = MergeSortedList(pHead1, pHead2->m_pNext);}return pHeadMerged;

8，判断一个单链表中是否有环

这里也是用到两个指针。如果一个链表中有环，也就是说用一个指针去遍历，是永远走不到头的。因此，我们可以用两个指针去遍历，一个指针一次走两步，一个指针一次走一步，如果有环，两个指针肯定会在环中相遇。时间复杂度为O（n）。参考代码如下：

bool HasCircle(ListNode * pHead){ListNode * pFast = pHead; // 快指针每次前进两步ListNode * pSlow = pHead; // 慢指针每次前进一步while(pFast != NULL && pFast->m_pNext != NULL){pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;pSlow = pSlow->m_pNext;if(pSlow == pFast) // 相遇，存在环return true;}return false;}

9，求一个单链表中进入环的第一个节点

问题9 =【8，判断单链表中是否有环问题】+【11，两个相交单链表第一个节点问题】

首先判断是否存在环，若不存在结束。在环中的一个节点处断开（当然函数结束时不能破坏原链表），这样就形成了两个相交的单链表，求进入环中的第一个节点也就转换成了求两个单链表相交的第一个节点。参考代码如下：

ListNode* GetFirstNodeInCircle(ListNode * pHead){    // 判断单链表是否有环问题    bool hasCircle = false;if(pHead == NULL || pHead->m_pNext == NULL)return NULL;ListNode * pFast = pHead;ListNode * pSlow = pHead;while(pFast != NULL && pFast->m_pNext != NULL){pSlow = pSlow->m_pNext;pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;if(pSlow == pFast)        {            hasCircle = true;break;        }}if(!hasCircle)return NULL;// 将环中的此节点作为假设的尾节点，将它变成两个单链表相交问题ListNode * pAssumedTail = pSlow; ListNode * pHead1 = pHead;ListNode * pHead2 = pAssumedTail->m_pNext;ListNode * pNode1, * pNode2;int len1 = 1;ListNode * pNode1 = pHead1;while(pNode1 != pAssumedTail){pNode1 = pNode1->m_pNext;len1++;}int len2 = 1;ListNode * pNode2 = pHead2;while(pNode2 != pAssumedTail){pNode2 = pNode2->m_pNext;len2++;}pNode1 = pHead1;pNode2 = pHead2;// 先对齐两个链表的当前结点，使之到尾节点的距离相等if(len1 > len2){int k = len1 - len2;while(k--)pNode1 = pNode1->m_pNext;}else{int k = len2 - len1;while(k--)pNode2 = pNode2->m_pNext;}while(pNode1 != pNode2){pNode1 = pNode1->m_pNext;pNode2 = pNode2->m_pNext;}    return pNode1;}

10，判断两个单链表是否相交

10.1 肯定无环

如果两个链表相交于某一节点，那么在这个相交节点之后的所有节点都是两个链表所共有的。也就是说，如果两个链表相交，那么最后一个节点肯定是共有的。

先遍历第一个链表，记住最后一个节点，然后遍历第二个链表，到最后一个节点时和第一个链表的最后一个节点做比较，如果相同，则相交，否则不相交。时间复杂度为O(len1+len2)，因为只需要一个额外指针保存最后一个节点地址，空间复杂度为O(1)。参考代码如下：

bool IsIntersected(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2){        if(pHead1 == NULL || pHead2 == NULL)                return false;ListNode * pTail1 = pHead1;while(pTail1->m_pNext != NULL)pTail1 = pTail1->m_pNext;ListNode * pTail2 = pHead2;while(pTail2->m_pNext != NULL)pTail2 = pTail2->m_pNext;return pTail1 == pTail2;}

10.2 可能有环

1.先判断带不带环
2.如果都不带环，就判断尾节点是否相等
3.如果一个带环一个不带环，则不相交
4.如果都带环，判断一链表上俩指针相遇的那个节点，在不在另一条链表上。如果在，则相交，如果不在，则不相交。

struct Node { int data; int Node *next; }; //无环情况int isJoinedSimple(Node * h1, Node * h2) { while (h1->next != NULL) { h1 = h1->next; } while (h2->next != NULL) { h2 = h2-> next; } return h1 == h2; }  //可能有环int isJoined(Node *h1, Node * h2) { Node* cylic1 = testCylic(h1); Node* cylic2 = testCylic(h2); //1，都无环if (cylic1+cylic2==0) return isJoinedSimple(h1, h2); //2，一个有环一个无环if (cylic1==0 && cylic2!=0 || cylic1!=0 &&cylic2==0) return 0; //3，都有环Node *p = cylic1; while (1) { if (p==cylic2 || p->next == cylic2) return 1; p=p->next->next; cylic1 = cylic1->next; if (p==cylic1) return 0; } }  Node* testCylic(Node * h1) { Node * p1 = h1, *p2 = h1; while (p2!=NULL && p2->next!=NULL) {  p1 = p1->next; p2 = p2->next->next; if (p1 == p2) { return p1; } } return NULL; }

11，求两个单链表相交的第一个节点

对第一个链表遍历，计算长度len1，同时保存最后一个节点的地址。
对第二个链表遍历，计算长度len2，同时检查最后一个节点是否和第一个链表的最后一个节点相同，若不相同，不相交，结束。
两个链表均从头节点开始，假设len1大于len2，那么将第一个链表先遍历len1-len2个节点，此时两个链表当前节点到第一个相交节点的距离就相等了，然后一起向后遍历，知道两个节点的地址相同。
时间复杂度，O(len1+len2)。参考代码如下：

ListNode* GetFirstCommonNode(ListNode * pHead1, ListNode * pHead2){if(pHead1 == NULL || pHead2 == NULL)return NULL;int len1 = 1;ListNode * pTail1 = pHead1;while(pTail1->m_pNext != NULL){pTail1 = pTail1->m_pNext;len1++;}int len2 = 1;ListNode * pTail2 = pHead2;while(pTail2->m_pNext != NULL){pTail2 = pTail2->m_pNext;len2++;}if(pTail1 != pTail2) // 不相交直接返回NULLreturn NULL;ListNode * pNode1 = pHead1;ListNode * pNode2 = pHead2;        // 先对齐两个链表的当前结点，使之到尾节点的距离相等if(len1 > len2){int k = len1 - len2;while(k--)pNode1 = pNode1->m_pNext;}else{int k = len2 - len1;while(k--)pNode2 = pNode2->m_pNext;}while(pNode1 != pNode2){pNode1 = pNode1->m_pNext;pNode2 = pNode2->m_pNext;}        return pNode1;}

12，删除单链表pToBeDeleted节点

问题：给出一单链表头指针pHead和一节点指针pToBeDeleted，O(1)时间复杂度删除节点pToBeDeleted

对于删除节点，我们普通的思路就是让该节点的前一个节点指向该节点的下一个节点，这种情况需要遍历找到该节点的前一个节点，时间复杂度为O(n)。对于链表，链表中的每个节点结构都是一样的，所以我们可以把该节点的下一个节点的数据复制到该节点，然后删除下一个节点即可。要注意最后一个节点的情况，这个时候只能用常见的方法来操作，先找到前一个节点，但总体的平均时间复杂度还是O(1)。参考代码如下：

void Delete(ListNode * pHead, ListNode * pToBeDeleted){if(pToBeDeleted == NULL)return;        //要删除的节点不是最后一个if(pToBeDeleted->m_pNext != NULL){ListNode * temp = pToBeDeleted->m_pNext;// 将下一个节点的数据复制到本节点，然后删除下一个节点pToBeDeleted->m_nKey = temp->m_nKey; pToBeDeleted->m_pNext = temp->m_pNext;delete temp;}// 要删除的是最后一个节点，所以要找前一个节点else {// 链表中只有一个节点的情况if(pHead == pToBeDeleted) {pHead = NULL;delete pToBeDeleted;}// 链表中有多个节点的情况else{ListNode * pNode = pHead;while(pNode->m_pNext != pToBeDeleted) // 找到倒数第二个节点pNode = pNode->m_pNext;pNode->m_pNext = NULL;delete pToBeDeleted;}}}

类似问题：向无头单链表中添加节点问题：假设有一个没有头指针的单链表，一个指针p指向单链表中的一个节点（不是第一个，也不是最后一个），请在该节点之前插入一个新的节点q。

解法：在p节点后添加q，然后交换p和q的数据即可：

q->next=p->next;p->next=q;swap(&p->value, &q->value);

13，单链表两两反转节点

两两反转单项链表就是把每两个数反转一次。如：(A -> B) -> (C ->D) -> (E -> F) ->(G -> H) -> (I)  两两反转后变为 (B -> A) -> (D ->C) -> (F -> E) ->(H -> G) -> (I)

Node* reverseInPair(Node* head) {  if (head == null || head.next == null){  return head;    }   Node* previousNode = null;  // 这是指向前一个节点的指针 Node* current = head;  Node* nextNode = NULL;Node* nextNextNode = NULL;while(current != null && current.next != null) {    //得到下一个节点和下一个的下一个节点  nextNode = current.next;    nextNextNode = nextNode.next;     nextNode.next = current;    current.next = nextNextNode;    //更新前一个节点的下一个节点  if (previousNode != null) {    previousNode.next = nextNode;    }    previousNode = current;    current = nextNextNode;  // 当前节点赋值为下一个的下一个节点继续遍历  }    return head;    }