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经典算法之链表篇
一：反转链表：LeetCode.206
问题描述：
给你单链表的头节点
head，请你反转链表，并返回反转后的链表。
如下图所示：
示例：
输入：head = [1,2,3,4,5] 输出：[5,4,3,2,1]
思路：
使用双指针的思想：
- 如果链表为空或者只有一个节点，直接返回头结点head。
- 初始化 pre 为 nullptr，cur 为头结点 head，node 为 cur 的下一个节点。
- 在循环中，不断更新 pre、cur 和 node 的值，使得 cur 的 next 指向 pre，然后将 pre、cur 和 node 分别向后移动一位。
- 当 cur 移动到链表末尾时，pre 就是反转后的新头结点。 用图示例如下： 第一步：
第二步：
第三步：
如此在一个循环里面完成就可以完成一个链表的反转。
代码演示：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) {
val = x;
}
}
class Solution {
public ListNode reverseList(ListNode head) {
if (head == null || head.next == null) {
return head; // 如果链表为空或者只有一个节点，直接返回头结点
}
ListNode pre = null; // 初始化 pre 为 null
ListNode cur = head; // 初始化 cur 为头结点
ListNode node = null; // 初始化 node 为 null
while (cur != null) {
node = cur.next; // 保存当前节点的下一个节点
cur.next = pre; // 当前节点的 next 指向 pre，完成反转
pre = cur; // 更新 pre
cur = node; // 更新 cur
}
return pre; // pre 就是反转后的新头结点
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ListNode head = new ListNode(1);
head.next = new ListNode(2);
head.next.next = new ListNode(3);
Solution solution = new Solution();
ListNode newHead = solution.reverseList(head);
while (newHead != null) {
System.out.print(newHead.val + " ");
newHead = newHead.next;
}
}
}二：反转链表II：LeetCode.92
问题描述
给你单链表的头指针
head和两个整数left和right，其中left <= right。请你反转从位置left到位置right的链表节点，返回 反转后的链表 。
示例：
输入：head = [1,2,3,4,5], left = 2, right = 4 输出：[1,4,3,2,5]
提示：
- 链表中节点数目为
n -
1 <= n <= 500 -
-500 <= Node.val <= 500 -
1 <= left <= right <= n
解题思路：
- 创建虚拟头节点：首先，创建一个虚拟头节点
dummy，并将它的next指针指向原始链表的头节点head。这样做的目的是为了处理反转部分的特殊情况，例如需要反转的部分从链表的头部开始。 - 定位需要反转的部分：使用两个指针
pre和cur分别指向需要反转部分的前一个节点和第一个节点。通过遍历链表，将pre移动到需要反转部分的前一个节点，将cur移动到需要反转的第一个节点。 - 反转链表部分：接下来，使用头插法将需要反转的部分进行反转操作。具体步骤如下：
- 遍历需要反转的部分，每次取出当前节点
cur的下一个节点next。 - 将
cur的next指针指向next的下一个节点，即断开next节点。 - 将
next的next指针指向pre的下一个节点，即将next节点插入到pre节点之后。 - 更新
pre的next指针，将其指向next，完成节点的插入操作。 - 返回反转后的链表：最后，返回虚拟头节点
dummy的next指针，即为反转后的链表头节点 图示： 第一步：
第二步：
第三步，重复步骤2：
代码演示：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) { val = x; }
}
class Solution {
public ListNode reverseBetween(ListNode head, int left, int right) {
if (left == right) {
return head; // 如果 left 和 right 相等，不需要反转，直接返回头节点
}
ListNode dummy = new ListNode(0); // 创建一个虚拟头节点，方便处理头部的特殊情况
dummy.next = head;
ListNode prev = dummy; // prev 指向需要反转部分的前一个节点
for (int i = 0; i < left - 1; ++i) {
prev = prev.next;
}
ListNode curr = prev.next; // curr 指向需要反转的第一个节点
for (int i = 0; i < right - left; ++i) {
ListNode next = curr.next; // 记录下一个节点
curr.next = next.next; // 将当前节点的 next 指针指向下一个节点的下一个节点，断开 next 节点
next.next = prev.next; // 将 next 节点插入到 prev 节点之后
prev.next = next; // 更新 prev 的 next 指针，连接反转部分
}
return dummy.next; // 返回反转后的链表头节点
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ListNode head = new ListNode(1);
head.next = new ListNode(2);
head.next.next = new ListNode(3);
head.next.next.next = new ListNode(4);
head.next.next.next.next = new ListNode(5);
Solution solution = new Solution();
ListNode newHead = solution.reverseBetween(head, 2, 4);
printList(newHead); // 输出：1 4 3 2 5
}
private static void printList(ListNode head) {
ListNode curr = head;
while (curr != null) {
System.out.print(curr.val + " ");
curr = curr.next;
}
System.out.println();
}
}三：环形链表：LeetCode.141
问题描述：
给你一个链表的头节点
head，判断链表中是否有环。 如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪next指针再次到达，则链表中存在环。为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数pos来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。 如果链表中存在环 ，则返回true。否则，返回false。
示例：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1 输出：true 解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
解题思路：
- 定义两个指针
slow和fast，初始时都指向链表的头节点head。 -
slow每次向后移动一个节点，fast每次向后移动两个节点。这样，如果链表中有环，fast最终会追上slow。 - 如果
fast为nullptr或者fast->next为nullptr，则说明链表中不存在环，返回false。 - 如果
fast和slow相遇，则说明链表中存在环，返回true图示：第一步：
第二步：
第三步：
第四步：
此时， fast 和 slow 相遇，说明链表中存在环，返回true。
如果 fast 为 nullptr 或者 fast->next 为 nullptr，则说明链表中不存在环，返回 false。
代码演示：
代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) {
val = x;
next = null;
}
}
public class Solution {
public boolean hasCycle(ListNode head) {
// 定义快慢指针，并初始化为链表头节点
ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
// 使用快慢指针判断链表中是否存在环
while (fast != null && fast.next != null) {
slow = slow.next; // 慢指针每次移动一步
fast = fast.next.next; // 快指针每次移动两步
if (slow == fast) { // 如果快慢指针相遇，说明存在环
return true;
}
}
// 如果快指针到达链表尾部，说明不存在环
return false;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个有环的链表
ListNode head = new ListNode(3);
head.next = new ListNode(2);
head.next.next = new ListNode(0);
head.next.next.next = new ListNode(-4);
head.next.next.next.next = head.next; // 尾节点连接到第二个节点，形成环
Solution sol = new Solution();
System.out.println(sol.hasCycle(head)); // 输出 true，表示链表中存在环
}
}总结：
本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2024-10-21，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除连接算法指针遍历链表这三道基础的链表题是面试或者笔试可能会考察到的，因此要多加注重理解。作者在写算法题的时候也借鉴了许多技术大佬的相关博客知识和力扣官方的解题思路，后续还会再写有关链表的经典算法题，大家可以持续关注！！！
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