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快慢指针(注意链表长度为偶数时,返回第 2 个结点的细节)

程序员文章站 2022-04-02 18:06:42
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朴素解法:

这道题最朴素的做法是,先遍历一次,计算链表的长度,进而计算链表中间结点的下标(注意偶数结点的时候,得到的是中间的第二个结点),然后再遍历一次,来到所要求结点的位置。

缺点:

必须先遍历完整个链表,然后才可以「干正事」,再遍历到一半,找到中间结点;
在链表的长度很长的时候,这种方法之前的等待会很久。

快慢指针:比较经典的做法是:

class Solution(object):
    def middleNode(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        slow=fast=head
        while fast and fast.next :
            slow=slow.next
            fast=fast.next.next
        return slow

使用两个指针变量,一个在前,一个在后,一个永远一次只走 1 步,一个永远一次只走 2 步,同时走。这样当快指针走完的时候,慢指针就来到了链表的中间位置。
思想是:快慢指针的前进方向相同,且它们步伐的「差」是恒定的,根据这种确定性去解决链表中的一些问题。使用这种思想还可以解决链表的以下问题:

「力扣」第 19 题: 倒数第 k 个结点;
「力扣」第 141 题:环形链表;
「力扣」第 142 题:环形链表 II;
「力扣」第 161 题:相交链表。

解决这些问题的共同特点就是使用两个指针变量同步移动。

解决链表的问题常见的技巧还有:

1、使用递归函数,避免复杂的更改指针变量指向操作,使得求解问题变得简单。

「力扣」第 206 题:反转链表;
「力扣」第 24 题:两两交换链表中的节点;
「力扣」第 25 题:K 个一组翻转链表;
「力扣」第 328 题:奇偶链表;
「力扣」第 203 题:移除链表元素;
「力扣」第 21 题:合并两个有序链表。

2、设置「虚拟头结点」,避免对链表第 1 个结点做单独讨论,这个思想在数组里我们见过,叫「哨兵」;

「力扣」第 2 题:两数相加;
「力扣」第 82 题:删除排序链表中的重复元素 II。

3、使用「快慢指针」,本题就是。确切地说,叫「同步指针」可能更好一些;

4、为链表编写测试函数,进行调试(在下面的参考代码中有),主要是:

从数组得到一个链表;
根据当前结点打印当前结点以及后面的结点。
这两个方法可以非常方便地帮助我们调试关于链表的程序。
大家还可以在「力扣」的新手场:「探索」 板块里,学习链表的相关知识和问题。「力扣」上的链表问题,和我们在教科书里学习的链表是有一点点不一样的,「力扣」的链表是以结点类 ListNode 为中心进行编程。而一般教科书上则是将 ListNode 作为链表的内部类进行编程,差别就是这些。其它处理链表问题的技巧是完全一样的。

打草稿很重要:链表问题在「力扣」上是相对较少,并且题目类型和解题技巧相对固定的问题,相信通过刷题和总结,我们是可以把链表问题全部掌握的。

并且思考链表问题的第 1 步,和「回溯算法」一样,绝大多数时候在草稿纸上写写画画就能得到解决链表问题的办法,特别是在链表中做一些更改指针变量指向操作的问题。

注意:这里要注意一个细节:题目要求:「两个中间结点的时候,返回第二个中间结点」。此时可以在草稿纸上写写画画,就拿自己的左右手的两根指头同步移动,可以得出:快指针可以前进的条件是:当前快指针和当前快指针的下一个结点都非空。

在有些问题,例如「力扣」第 148 题:排序链表,是需要来到链表的第一个中间结点,然后切断链表,这时代码就得做小的调整。具体是怎么写的,不能靠猜,依然是要在纸上模拟一下这个「快慢指针同步走」的过程,就很清楚了(不过第 148 题的本来意思不是让我们从中间二分递归去做)。

结论:如果题目要求「在两个中间结点的时候,返回第一个中间结点」,此时快指针可以前进的条件是:当前快指针的下一个结点和当前快指针的下下一个结点都非空。

注意体会以上二者的不同之处。

876. 链表的中间结点

给定一个带有头结点 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。

如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。

示例 1:

输入:[1,2,3,4,5]
输出:此列表中的结点 3 (序列化形式:[3,4,5])
返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意,我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans,这样:
ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.
示例 2:

输入:[1,2,3,4,5,6]
输出:此列表中的结点 4 (序列化形式:[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点,值分别为 3 和 4,我们返回第二个结点。

提示:

给定链表的结点数介于 1 和 100 之间。

![作者:liweiwei1419
链接:

https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list/solution/kuai-man-zhi-zhen-zhu-yao-zai-yu-diao-shi-by-liwei/
来源:力扣(LeetCode)
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快慢指针(注意链表长度为偶数时,返回第 2 个结点的细节)

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