LeetCode Hot 100 (7) 链表（一）

小帅 1/8/2024 LeetCode

# 160. 相交链表 (opens new window)

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交：

题目数据保证整个链式结构中不存在环。

注意，函数返回结果后，链表必须保持其原始结构。

自定义评测：

评测系统的输入如下（你设计的程序不适用此输入）：

intersectVal - 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为 0
listA - 第一个链表
listB - 第二个链表
skipA - 在 listA 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数
skipB - 在 listB 中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数

评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点 headA 和 headB 传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被视作正确答案。

示例 1：

输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出：Intersected at '8'
解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,6,1,8,4,5]。
在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。
— 请注意相交节点的值不为 1，因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点(A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。
换句话说，它们在内存中指向两个不同的位置，而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点，B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。

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示例 2：

输入：intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出：Intersected at '2'
解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。
从各自的表头开始算起，链表 A 为 [1,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。

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示例 3：

输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出：null
解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交，因此返回 null 。

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提示：

listA 中节点数目为 m
listB 中节点数目为 n
1 <= m, n <= 3 * 10^4
1 <= Node.val <= 10^5
0 <= skipA <= m
0 <= skipB <= n
如果 listA 和 listB 没有交点，intersectVal 为 0
如果 listA 和 listB 有交点，intersectVal == listA[skipA] == listB[skipB]

进阶：你能否设计一个时间复杂度 O(m + n) 、仅用 O(1) 内存的解决方案？

思路：

先计数两个链表的节点数，然后让长的链表先从链表头往下遍历，然后判断两个链表节点是否相同。

代码：

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        int sum1 = 0;
        ListNode* t1 = headA;
        while(t1) {
            sum1++;
            t1 = t1->next;
        }
        int sum2 = 0;
        ListNode* t2 = headB;
        while(t2) {
            sum2++;
            t2 = t2->next;
        }
        int k = 0;
        if(sum1>sum2) {
            k = sum1-sum2;
            while(k--) {
                headA = headA->next;
            }
        } else {
            k = sum2-sum1;
            while(k--) {
                headB = headB->next;
            }
        }
        while(headA!=headB) {
            headA = headA -> next;
            headB = headB -> next;
        }
        return headA;
    }
};

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Go代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func getIntersectionNode(headA, headB *ListNode) *ListNode {
    sum1 := 0
    t1 := new(ListNode)
    t1 = headA
    for t1!=nil {
        sum1++
        t1 = t1.Next
    }
    sum2 := 0
    t2 := new(ListNode)
    t2 = headB
    for t2!=nil {
        sum2++
        t2 = t2.Next
    }
    k := 0
    if sum1>sum2 {
        k = sum1 - sum2
        for k>0 {
            k--
            headA = headA.Next
        }
    } else {
        k = sum2 - sum1
        for k>0 {
            k--
            headB = headB.Next
        }
    }
    for headA!=headB {
        headA = headA.Next
        headB = headB.Next
    }
    return headA
}

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# 206. 反转链表 (opens new window)

题目：

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。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

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示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

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示例 3：

输入：head = []
输出：[]

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提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
-5000 <= Node.val <= 5000

进阶：链表可以选用迭代或递归方式完成反转。你能否用两种方法解决这道题？

思路：

迭代法

递归法

代码：

C++代码迭代法

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if(head==nullptr) return nullptr;
        ListNode* dummyhead = nullptr;
        ListNode* pre = dummyhead;
        ListNode* cur = head;
        ListNode* temp = cur -> next;
        while(cur!=nullptr) {
            cur->next = pre;
            pre = cur;
            cur = temp;
            if(temp!=nullptr) temp = temp->next;
        }
        return pre;
    }
};

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C++代码递归法

class Solution {
public:
    ListNode* reverse(ListNode* pre, ListNode* cur) {
        if(cur==nullptr) return pre;
        ListNode* temp = cur->next;
        cur->next = pre;
        pre = cur;
        cur = temp;
        return reverse(pre, cur);
    }
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        return reverse(nullptr,head);
    }
};

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Go代码迭代法

func reverseList(head *ListNode) *ListNode {
    pre := new(ListNode)
    pre = nil
    temp := new(ListNode)
    for head!=nil {
        temp = head.Next
        head.Next = pre
        pre = head
        head = temp
    }
    return pre
}

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Go代码递归法

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func reverseList(head *ListNode) *ListNode {
    return reverse(nil, head)
}
 
func reverse(pre *ListNode, cur *ListNode) *ListNode {
    if cur==nil {
        return pre
    }
    temp := new(ListNode) 
    temp = cur.Next
    cur.Next = pre
    pre = cur
    cur = temp
    return reverse(pre, cur)
}

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# 234. 回文链表 (opens new window)

题目：

给你一个单链表的头节点 head ，请你判断该链表是否为回文链表。如果是，返回 true ；否则，返回 false 。

示例 1:

输入：head = [1,2,2,1]
输出：true

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示例 2:

输入：head = [1,2]
输出：false

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提示：

链表中节点数目在范围[1, 10^5] 内
0 <= Node.val <= 9

进阶：你能否用 O(n) 时间复杂度和 O(1) 空间复杂度解决此题？

思路：

直接看进阶要求的思路，首先通过快慢指针找到第一段的最后一个节点作为中间节点，之后反转后面的链表，再之后同时遍历两个链表根据值是否相同来判断回文

代码：

C++代码

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(ListNode* head) {
        ListNode* firstEnd = getFirstEnd(head);
        ListNode* secondStart = firstEnd->next;
        ListNode* temp = reverse(secondStart);
        while(temp!=nullptr) {
            if(head->val!=temp->val) return false;
            head = head->next;
            temp = temp->next;
        }
        return true;
    }
    ListNode* getFirstEnd(ListNode* head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(fast->next!=nullptr&&fast->next->next!=nullptr) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        return slow;
    }
    ListNode* reverse(ListNode* head) {
        ListNode* pre = nullptr;
        ListNode* temp;
        while(head!=nullptr) {
            temp = head->next;
            head->next = pre;
            pre = head;
            head = temp;
            if(temp!=nullptr) temp = temp->next;
        }
        return pre;
    }

};

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Go代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func isPalindrome(head *ListNode) bool {
    firstEnd := getFirstEnd(head)
    secondStart := firstEnd.Next
    temp := reverse(secondStart)
    for temp!=nil {
        if temp.Val != head.Val {
            return false
        }
        temp = temp.Next
        head = head.Next
    }
    return true
}

func getFirstEnd(node *ListNode) *ListNode {
    fast := new(ListNode)
    fast = node
    slow := new(ListNode)
    slow = node
    for fast.Next!=nil && fast.Next.Next!=nil {
        slow = slow.Next
        fast = fast.Next.Next
    }
    return slow
}

func reverse(head *ListNode) *ListNode {
    pre := new(ListNode)
    pre = nil
    temp := new(ListNode) 
    for head!=nil {
        temp = head.Next
        head.Next = pre
        pre = head
        head = temp
        if temp!=nil {
            temp = temp.Next
        }
    }
    return pre
}

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# 141. 环形链表 (opens new window)

题目：

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 1:

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。

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示例 2:

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

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示例 3:

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

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提示：

链表中节点的数目范围是 [0, 10^4]
-10^5 <= Node.val <= 10^5
pos 为 -1 或者链表中的一个有效索引。

进阶：你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

思路：

遍历过的节点将其值修改为超过它本身范围的值，然后遍历

代码：

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        while(head!=NULL && head->val!=INT_MAX) {
            head->val = INT_MAX;
            head = head->next;
        }
        if(head==NULL) return false;
        return true;
    }
};

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Go代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func hasCycle(head *ListNode) bool {
    for head!=nil && head.Val!=math.MaxInt32 {
        head.Val = math.MaxInt32
        head = head.Next
    }
    if head==nil {
        return false
    } else {
        return true
    }
}

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# 142. 环形链表 II (opens new window)

题目：

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 null。

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）。如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。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。

不允许修改链表。

示例 1:

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：返回索引为 1 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

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示例 2:

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：返回索引为 0 的链表节点
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

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示例 3:

输入：head = [1], pos = -1
输出：返回 null
解释：链表中没有环。

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提示：

链表中节点的数目范围在范围 [0, 10^4] 内
-10^5 <= Node.val <= 10^5
pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

进阶：你是否可以使用 O(1) 空间解决此题？

思路：

快慢指针，当两者在环上相遇时，f = 2s，快指针比慢指针多走了n个环的长度,f = s + nb。所以s = nb, f = 2nb。所以当两者相遇时满指针已经走了nb步，由于所有走到环入口节点需要a + kb步，所以再走a步必然能到入口节点。

代码：

C++代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(fast!=NULL&&fast->next!=NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            if(slow==fast) {
                ListNode* cur1 = fast;
                ListNode* cur2 = head;
                while(cur1!=cur2) {
                    cur1 = cur1->next;
                    cur2 = cur2->next;
                }
                return cur1;
            }
        }
        return NULL;
    }
};

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Go代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func detectCycle(head *ListNode) *ListNode {
    fast := new(ListNode)
    fast = head
    slow := new(ListNode)
    slow = head
    for fast!=nil && fast.Next!=nil {
        slow = slow.Next
        fast = fast.Next.Next
        if slow==fast {
            cur1 := new(ListNode)
            cur1 = head
            cur2 := new(ListNode)
            cur2 = fast
            for cur1!=cur2 {
                cur1 = cur1.Next
                cur2 = cur2.Next
            }
            return cur1
        }
    }
    return nil
}

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