• 链表面试题Java实现【重要】


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    生命壹号:http://www.cnblogs.com/smyhvae/

    文章来源:http://www.cnblogs.com/smyhvae/p/4782595.html

     

    【正文】

    这份笔记整理了整整一个星期,每一行代码都是自己默写完成,并测试运行成功,同时也回顾了一下《剑指offer》这本书中和链表有关的讲解,希望对笔试和面试有所帮助。OMG!

    本文包含链表的以下内容:

      1、单链表的创建和遍历

      2、求单链表中节点的个数

      3、查找单链表中的倒数第k个结点(剑指offer,题15)

      4、查找单链表中的中间结点

      5、合并两个有序的单链表,合并之后的链表依然有序【出现频率高】(剑指offer,题17)

      6、单链表的反转【出现频率最高】(剑指offer,题16)

      7、从尾到头打印单链表(剑指offer,题5)

      8、判断单链表是否有环

      9、取出有环链表中,环的长度

      10、单链表中,取出环的起始点(剑指offer,题56)。本题需利用上面的第8题和第9题。

      11、判断两个单链表相交的第一个交点(剑指offer,题37)

    此外,《剑指offer》中还有如下和链表相关的题目暂时还没有收录:(以后再收录)

    剑指offer,题13:在O(1)时间删除链表结点

    剑指offer,题26:复杂链表的复制

    剑指offer,题45:圆圈中最后剩下的数字

    剑指offer,题57:删除链表中

    1、单链表的创建和遍历:

     1 public class LinkList {
     2     public Node head;
     3     public Node current;
     4 
     5     //方法:向链表中添加数据
     6     public void add(int data) {
     7         //判断链表为空的时候
     8         if (head == null) {//如果头结点为空,说明这个链表还没有创建,那就把新的结点赋给头结点
     9             head = new Node(data);
    10             current = head;
    11         } else {
    12             //创建新的结点,放在当前节点的后面(把新的结点合链表进行关联)
    13             current.next = new Node(data);
    14             //把链表的当前索引向后移动一位
    15             current = current.next;   //此步操作完成之后,current结点指向新添加的那个结点
    16         }
    17     }
    18 
    19     //方法:遍历链表(打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历
    20     public void print(Node node) {
    21         if (node == null) {
    22             return;
    23         }
    24 
    25         current = node;
    26         while (current != null) {
    27             System.out.println(current.data);
    28             current = current.next;
    29         }
    30     }
    31 
    32 
    33     class Node {
    34         //注:此处的两个成员变量权限不能为private,因为private的权限是仅对本类访问。
    35         int data; //数据域
    36         Node next;//指针域
    37 
    38         public Node(int data) {
    39             this.data = data;
    40         }
    41     }
    42 
    43 
    44     public static void main(String[] args) {
    45         LinkList list = new LinkList();
    46         //向LinkList中添加数据
    47         for (int i = 0; i < 10; i++) {
    48             list.add(i);
    49         }
    50 
    51         list.print(list.head);// 从head节点开始遍历输出
    52     }
    53 
    54 }

    上方代码中,这里面的Node节点采用的是内部类来表示(33行)。使用内部类的最大好处是可以和外部类进行私有操作的互相访问

    注:内部类访问的特点是:内部类可以直接访问外部类的成员,包括私有;外部类要访问内部类的成员,必须先创建对象。

    为了方便添加和遍历的操作,在LinkList类中添加一个成员变量current,用来表示当前节点的索引(03行)。

    这里面的遍历链表的方法(20行)中,参数node表示从node节点开始遍历,不一定要从head节点遍历。

    2、求单链表中节点的个数:

      注意检查链表是否为空。时间复杂度为O(n)。这个比较简单。

    核心代码:

     1     //方法:获取单链表的长度
     2     public int getLength(Node head) {
     3         if (head == null) {
     4             return 0;
     5         }
     6 
     7         int length = 0;
     8         Node current = head;
     9         while (current != null) {
    10             length++;
    11             current = current.next;
    12         }
    13 
    14         return length;
    15     }

     

    3、查找单链表中的倒数第k个结点:

    3.1  普通思路:

    先将整个链表从头到尾遍历一次,计算出链表的长度size,得到链表的长度之后,就好办了,直接输出第(size-k)个节点就可以了(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),大概思路如下:

     1 public int findLastNode(int index) {  //index代表的是倒数第index的那个结点
     2 
     3         //第一次遍历,得到链表的长度size
     4         if (head == null) {
     5             return -1;
     6         }
     7 
     8         current = head;
     9         while (current != null) {
    10             size++;
    11             current = current.next;
    12         }
    13 
    14         //第二次遍历,输出倒数第index个结点的数据
    15         current = head;
    16         for (int i = 0; i < size - index; i++) {
    17             current = current.next;
    18         }
    19 
    20         return current.data;
    21     }

    如果面试官不允许你遍历链表的长度,该怎么做呢?接下来就是。

    3.2  改进思路:(这种思路在其他题目中也有应用)

         这里需要声明两个指针:即两个结点型的变量first和second,首先让first和second都指向第一个结点,然后让second结点往后挪k-1个位置,此时first和second就间隔了k-1个位置,然后整体向后移动这两个节点,直到second节点走到最后一个结点的时候,此时first节点所指向的位置就是倒数第k个节点的位置。时间复杂度为O(n)

    代码实现:(初版)

     1 public Node findLastNode(Node head, int index) {
     2 
     3         if (node == null) {
     4             return null;
     5         }
     6 
     7         Node first = head;
     8         Node second = head;
     9 
    10         //让second结点往后挪index个位置
    11         for (int i = 0; i < index; i++) {
    12             second = second.next;
    13         }
    14 
    15         //让first和second结点整体向后移动,直到second结点为Null
    16         while (second != null) {
    17             first = first.next;
    18             second = second.next;
    19         }
    20 
    21         //当second结点为空的时候,此时first指向的结点就是我们要找的结点
    22         return first;
    23     }

     代码实现:(最终版)(考虑k大于链表中结点个数时的情况时,抛出异常

    上面的代码中,看似已经实现了功能,其实还不够健壮:

      要注意k等于0的情况;

      如果k大于链表中节点个数时,就会报空指针异常,所以这里需要做一下判断。

    核心代码如下:

     1     public Node findLastNode(Node head, int k) {
     2         if (k == 0 || head == null) {
     3             return null;
     4         }
     5 
     6         Node first = head;
     7         Node second = head;
     8 
     9         //让second结点往后挪k-1个位置
    10         for (int i = 0; i < k - 1; i++) {
    11             System.out.println("i的值是" + i);
    12             second = second.next;
    13             if (second == null) { //说明k的值已经大于链表的长度了
    14                 //throw new NullPointerException("链表的长度小于" + k); //我们自己抛出异常,给用户以提示
    15                 return null;
    16             }
    17         }
    18 
    19         //让first和second结点整体向后移动,直到second走到最后一个结点
    20         while (second.next != null) {
    21             first = first.next;
    22             second = second.next;
    23         }
    24 
    25         //当second结点走到最后一个节点的时候,此时first指向的结点就是我们要找的结点
    26         return first;
    27     }

    4、查找单链表中的中间结点:

    同样,面试官不允许你算出链表的长度,该怎么做呢?

    思路:

        和上面的第2节一样,也是设置两个指针first和second,只不过这里是,两个指针同时向前走,second指针每次走两步,first指针每次走一步,直到second指针走到最后一个结点时,此时first指针所指的结点就是中间结点。注意链表为空,链表结点个数为1和2的情况。时间复杂度为O(n)。

    代码实现:

     1     //方法:查找链表的中间结点
     2     public Node findMidNode(Node head) {
     3 
     4         if (head == null) {
     5             return null;
     6         }
     7 
     8         Node first = head;
     9         Node second = head;
    10         //每次移动时,让second结点移动两位,first结点移动一位
    11         while (second != null && second.next != null) {
    12             first = first.next;
    13             second = second.next.next;
    14         }
    15         
    16         //直到second结点移动到null时,此时first指针指向的位置就是中间结点的位置
    17         return first;
    18     }

    上方代码中,当n为偶数时,得到的中间结点是第n/2 + 1个结点。比如链表有6个节点时,得到的是第4个节点。

    5、合并两个有序的单链表,合并之后的链表依然有序:

        这道题经常被各公司考察。

    例如:

    链表1:

      1->2->3->4

    链表2:

      2->3->4->5

    合并后:

      1->2->2->3->3->4->4->5

    解题思路:

      挨着比较链表1和链表2。

      这个类似于归并排序。尤其要注意两个链表都为空、和其中一个为空的情况。只需要O (1) 的空间。时间复杂度为O (max(len1,len2))

    代码实现:

     1     //两个参数代表的是两个链表的头结点
     2     public Node mergeLinkList(Node head1, Node head2) {
     3 
     4         if (head1 == null && head2 == null) {  //如果两个链表都为空
     5             return null;
     6         }
     7         if (head1 == null) {
     8             return head2;
     9         }
    10         if (head2 == null) {
    11             return head1;
    12         }
    13 
    14         Node head; //新链表的头结点
    15         Node current;  //current结点指向新链表
    16 
    17         // 一开始,我们让current结点指向head1和head2中较小的数据,得到head结点
    18         if (head1.data < head2.data) {
    19             head = head1;
    20             current = head1;
    21             head1 = head1.next;
    22         } else {
    23             head = head2;
    24             current = head2;
    25             head2 = head2.next;
    26         }
    27 
    28         while (head1 != null && head2 != null) {
    29             if (head1.data < head2.data) {
    30                 current.next = head1;  //新链表中,current指针的下一个结点对应较小的那个数据
    31                 current = current.next; //current指针下移
    32                 head1 = head1.next;
    33             } else {
    34                 current.next = head2;
    35                 current = current.next;
    36                 head2 = head2.next;
    37             }
    38         }
    39 
    40         //合并剩余的元素
    41         if (head1 != null) { //说明链表2遍历完了,是空的
    42             current.next = head1;
    43         }
    44 
    45         if (head2 != null) { //说明链表1遍历完了,是空的
    46             current.next = head2;
    47         }
    48 
    49         return head;
    50     }

     代码测试:

     1     public static void main(String[] args) {
     2         LinkList list1 = new LinkList();
     3         LinkList list2 = new LinkList();
     4         //向LinkList中添加数据
     5         for (int i = 0; i < 4; i++) {
     6             list1.add(i);
     7         }
     8 
     9         for (int i = 3; i < 8; i++) {
    10             list2.add(i);
    11         }
    12 
    13         LinkList list3 = new LinkList();
    14         list3.head = list3.mergeLinkList(list1.head, list2.head); //将list1和list2合并,存放到list3中
    15 
    16         list3.print(list3.head);// 从head节点开始遍历输出
    17     }

     上方代码中用到的add方法和print方法和第1小节中是一致的。

    运行效果:

    adc768ee-a891-4ad1-9f36-8eadf1ed6437

    注:《剑指offer》中是用递归解决的,感觉有点难理解。

    6、单链表的反转:【出现频率最高】

    例如链表:

      1->2->3->4

    反转之后:

      4->3->2->1

    思路:

      从头到尾遍历原链表,每遍历一个结点,将其摘下放在新链表的最前端。注意链表为空和只有一个结点的情况。时间复杂度为O(n) 

    方法1:(遍历)

     1     //方法:链表的反转
     2     public Node reverseList(Node head) {
     3 
     4         //如果链表为空或者只有一个节点,无需反转,直接返回原链表的头结点
     5         if (head == null || head.next == null) {
     6             return head;
     7         }
     8 
     9         Node current = head;
    10         Node next = null; //定义当前结点的下一个结点
    11         Node reverseHead = null;  //反转后新链表的表头
    12 
    13         while (current != null) {
    14             next = current.next;  //暂时保存住当前结点的下一个结点,因为下一次要用
    15 
    16             current.next = reverseHead; //将current的下一个结点指向新链表的头结点
    17             reverseHead = current;  
    18 
    19             current = next;   // 操作结束后,current节点后移
    20         }
    21 
    22         return reverseHead;
    23     }

    上方代码中,核心代码是第16、17行。

    方法2:(递归)

    这个方法有点难,先不讲了。

    7、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)

      注:不要想着先将单链表反转,然后遍历输出,这样会破坏链表的结构,不建议。

    方法1:(自己新建一个栈)

     1     //方法:从尾到头打印单链表
     2     public void reversePrint(Node head) {
     3 
     4         if (head == null) {
     5             return;
     6         }
     7 
     8         Stack<Node> stack = new Stack<Node>();  //新建一个栈
     9         Node current = head;
    10 
    11         //将链表的所有结点压栈
    12         while (current != null) {-
    13             stack.push(current);  //将当前结点压栈
    14             current = current.next;
    15         }
    16 
    17         //将栈中的结点打印输出即可
    18         while (stack.size() > 0) {
    19             System.out.println(stack.pop().data);  //出栈操作
    20         }
    21     }

    方法2:(使用系统的栈:递归,代码优雅简洁)

    1     public void reversePrint(Node head) {
    2 
    3 
    4         if (head == null) {
    5             return;
    6         }
    7         reversePrint(head.next);
    8         System.out.println(head.data);
    9     }

    总结:方法2是基于递归实现的,戴安看起来简洁优雅,但有个问题:当链表很长的时候,就会导致方法调用的层级很深,有可能造成栈溢出。而方法1的显式用栈,是基于循环实现的,代码的鲁棒性要更好一些。

    8、判断单链表是否有环:

      这里也是用到两个指针,如果一个链表有环,那么用一个指针去遍历,是永远走不到头的。

      因此,我们用两个指针去遍历:first指针每次走一步,second指针每次走两步,如果first指针和second指针相遇,说明有环。时间复杂度为O (n)。

    方法:

     1     //方法:判断单链表是否有环
     2     public boolean hasCycle(Node head) {
     3 
     4         if (head == null) {
     5             return false;
     6         }
     7 
     8         Node first = head;
     9         Node second = head;
    10 
    11         while (second != null) {
    12             first = first.next;   //first指针走一步
    13             second = second.next.next;  second指针走两步
    14 
    15             if (first == second) {  //一旦两个指针相遇,说明链表是有环的
    16                 return true;
    17             }
    18         }
    19 
    20         return false;
    21     }

    完整版代码:(包含测试部分) 

    这里,我们还需要加一个重载的add(Node node)方法,在创建单向循环链表时要用到。

    LinkList.java:

     1 public class LinkList {
     2     public Node head;
     3     public Node current;
     4 
     5     //方法:向链表中添加数据
     6     public void add(int data) {
     7         //判断链表为空的时候
     8         if (head == null) {//如果头结点为空,说明这个链表还没有创建,那就把新的结点赋给头结点
     9             head = new Node(data);
    10             current = head;
    11         } else {
    12             //创建新的结点,放在当前节点的后面(把新的结点合链表进行关联)
    13             current.next = new Node(data);
    14             //把链表的当前索引向后移动一位
    15             current = current.next;
    16         }
    17     }
    18 
    19 
    20     //方法重载:向链表中添加结点
    21     public void add(Node node) {
    22         if (node == null) {
    23             return;
    24         }
    25 
    26         if (head == null) {
    27             head = node;
    28             current = head;
    29         } else {
    30             current.next = node;
    31             current = current.next;
    32         }
    33     }
    34 
    35 
    36     //方法:遍历链表(打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历
    37     public void print(Node node) {
    38         if (node == null) {
    39             return;
    40         }
    41 
    42         current = node;
    43         while (current != null) {
    44             System.out.println(current.data);
    45             current = current.next;
    46         }
    47     }
    48 
    49     //方法:检测单链表是否有环
    50     public boolean hasCycle(Node head) {
    51 
    52         if (head == null) {
    53             return false;
    54         }
    55 
    56         Node first = head;
    57         Node second = head;
    58 
    59         while (second != null) {
    60             first = first.next;  //first指针走一步
    61             second = second.next.next;  //second指针走两步
    62 
    63             if (first == second) {  //一旦两个指针相遇,说明链表是有环的
    64                 return true;
    65             }
    66         }
    67 
    68         return false;
    69     }
    70 
    71     class Node {
    72         //注:此处的两个成员变量权限不能为private,因为private的权限是仅对本类访问。
    73         int data; //数据域
    74         Node next;//指针域
    75 
    76         public Node(int data) {
    77             this.data = data;
    78         }
    79     }
    80 
    81     public static void main(String[] args) {
    82         LinkList list = new LinkList();
    83         //向LinkList中添加数据
    84         for (int i = 0; i < 4; i++) {
    85             list.add(i);
    86         }
    87 
    88         list.add(list.head);  //将头结点添加到链表当中,于是,单链表就有环了。备注:此时得到的这个环的结构,是下面的第8小节中图1的那种结构。
    89 
    90         System.out.println(list.hasCycle(list.head));
    91     }
    92 }

    检测单链表是否有环的代码是第50行。

    88行:我们将头结点继续往链表中添加,此时单链表就环了。最终运行效果为true。

    如果删掉了88行代码,此时单链表没有环,运行效果为false。

    9、取出有环链表中,环的长度:

    我们平时碰到的有环链表是下面的这种:(图1

    d28e487b-e5c1-4f4b-99a0-7c5d3d0e7b20

    上图中环的长度是4。

    但有可能也是下面的这种:(图2

    062fff31-70cc-45fe-aef8-80ed6d51b666

    此时,上图中环的长度就是3了。

    那怎么求出环的长度呢?

    思路:

        这里面,我们需要先利用上面的第7小节中的hasCycle方法(判断链表是否有环的那个方法),这个方法的返回值是boolean型,但是现在要把这个方法稍做修改,让其返回值为相遇的那个结点。然后,我们拿到这个相遇的结点就好办了,这个结点肯定是在环里嘛,我们可以让这个结点对应的指针一直往下走,直到它回到原点,就可以算出环的长度了。

    方法:

     1     //方法:判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点
     2     public Node hasCycle(Node head) {
     3 
     4         if (head == null) {
     5             return null;
     6         }
     7 
     8         Node first = head;
     9         Node second = head;
    10 
    11         while (second != null) {
    12             first = first.next;
    13             second = second.next.next;
    14 
    15             if (first == second) {  //一旦两个指针相遇,说明链表是有环的
    16                 return first;  //将相遇的那个结点进行返回
    17             }
    18         }
    19 
    20         return null;
    21     }
    22 
    23     //方法:有环链表中,获取环的长度。参数node代表的是相遇的那个结点
    24     public int getCycleLength(Node node) {
    25 
    26         if (head == null) {
    27             return 0;
    28         }
    29 
    30         Node current = node;
    31         int length = 0;
    32 
    33         while (current != null) {
    34             current = current.next;
    35             length++;
    36             if (current == node) {  //当current结点走到原点的时候
    37                 return length;
    38             }
    39         }
    40 
    41         return length;
    42     }

    完整版代码:(包含测试部分)

      1 public class LinkList {
      2     public Node head;
      3     public Node current;
      4 
      5     public int size;
      6 
      7     //方法:向链表中添加数据
      8     public void add(int data) {
      9         //判断链表为空的时候
     10         if (head == null) {//如果头结点为空,说明这个链表还没有创建,那就把新的结点赋给头结点
     11             head = new Node(data);
     12             current = head;
     13         } else {
     14             //创建新的结点,放在当前节点的后面(把新的结点合链表进行关联)
     15             current.next = new Node(data);
     16             //把链表的当前索引向后移动一位
     17             current = current.next;   //此步操作完成之后,current结点指向新添加的那个结点
     18         }
     19     }
     20 
     21 
     22     //方法重载:向链表中添加结点
     23     public void add(Node node) {
     24         if (node == null) {
     25             return;
     26         }
     27         if (head == null) {
     28             head = node;
     29             current = head;
     30         } else {
     31             current.next = node;
     32             current = current.next;
     33         }
     34     }
     35 
     36 
     37     //方法:遍历链表(打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历
     38     public void print(Node node) {
     39         if (node == null) {
     40             return;
     41         }
     42 
     43         current = node;
     44         while (current != null) {
     45             System.out.println(current.data);
     46             current = current.next;
     47         }
     48     }
     49 
     50     //方法:判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点
     51     public Node hasCycle(Node head) {
     52 
     53         if (head == null) {
     54             return null;
     55         }
     56 
     57         Node first = head;
     58         Node second = head;
     59 
     60         while (second != null) {
     61             first = first.next;
     62             second = second.next.next;
     63 
     64             if (first == second) {  //一旦两个指针相遇,说明链表是有环的
     65                 return first;  //将相遇的那个结点进行返回
     66             }
     67         }
     68 
     69         return null;
     70     }
     71 
     72     //方法:有环链表中,获取环的长度。参数node代表的是相遇的那个结点
     73     public int getCycleLength(Node node) {
     74 
     75         if (head == null) {
     76             return 0;
     77         }
     78 
     79         Node current = node;
     80         int length = 0;
     81 
     82         while (current != null) {
     83             current = current.next;
     84             length++;
     85             if (current == node) {  //当current结点走到原点的时候
     86                 return length;
     87             }
     88         }
     89 
     90         return length;
     91     }
     92 
     93     class Node {
     94         //注:此处的两个成员变量权限不能为private,因为private的权限是仅对本类访问。
     95         int data; //数据域
     96         Node next;//指针域
     97 
     98         public Node(int data) {
     99             this.data = data;
    100         }
    101     }
    102 
    103 
    104     public static void main(String[] args) {
    105         LinkList list1 = new LinkList();
    106 
    107         Node second = null; //把第二个结点记下来
    108 
    109         //向LinkList中添加数据
    110         for (int i = 0; i < 4; i++) {
    111             list1.add(i);
    112 
    113             if (i == 1) {
    114                 second = list1.current;  //把第二个结点记下来
    115             }
    116         }
    117 
    118         list1.add(second);   //将尾结点指向链表的第二个结点,于是单链表就有环了,备注:此时得到的环的结构,是本节中图2的那种结构
    119         Node current = list1.hasCycle(list1.head);  //获取相遇的那个结点
    120 
    121         System.out.println("环的长度为" + list1.getCycleLength(current));
    122     }
    123 
    124 }

     运行效果:

    0d5dd16d-69fb-43b4-a99f-32c7c0a7a624

    如果将上面的104至122行的测试代码改成下面这样的:(即:将图2中的结构改成图1中的结构)

     1     public static void main(String[] args) {
     2         LinkList list1 = new LinkList();
     3         //向LinkList中添加数据
     4         for (int i = 0; i < 4; i++) {
     5             list1.add(i);
     6         }
     7 
     8         list1.add(list1.head); //将头结点添加到链表当中(将尾结点指向头结点),于是,单链表就有环了。备注:此时得到的这个环的结构,是本节中图1的那种结构。
     9 
    10         Node current = list1.hasCycle(list1.head);
    11 
    12         System.out.println("环的长度为" + list1.getCycleLength(current)); 
    13     }

    运行结果:

    703c26a6-a04c-450a-9fb7-00fa92a3eb79

    如果把上面的代码中的第8行删掉,那么这个链表就没有环了,于是运行的结果为0。

    10、单链表中,取出环的起始点:

    我们平时碰到的有环链表是下面的这种:(图1

    d28e487b-e5c1-4f4b-99a0-7c5d3d0e7b20[1]

    上图中环的起始点1。

    但有可能也是下面的这种:(图2

    062fff31-70cc-45fe-aef8-80ed6d51b666[1]

    此时,上图中环的起始点是2。

    方法1:

      这里我们需要利用到上面第8小节的取出环的长度的方法getCycleLength,用这个方法来获取环的长度length。拿到环的长度length之后,需要用到两个指针变量first和second,先让second指针走length步;然后让first指针和second指针同时各走一步,当两个指针相遇时,相遇时的结点就是环的起始点。

    :为了找到环的起始点,我们需要先获取环的长度,而为了获取环的长度,我们需要先判断是否有环。所以这里面其实是用到了三个方法

    代码实现:

    方法1的核心代码:

     1     //方法:获取环的起始点。参数length表示环的长度
     2     public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) {
     3 
     4         if (head == null) {
     5             return null;
     6         }
     7 
     8         Node first = head;
     9         Node second = head;
    10         //先让second指针走length步
    11         for (int i = 0; i < cycleLength; i++) {
    12             second = second.next;
    13         }
    14 
    15         //然后让first指针和second指针同时各走一步
    16         while (first != null && second != null) {
    17             first = first.next;
    18             second = second.next;
    19 
    20             if (first == second) { //如果两个指针相遇了,说明这个结点就是环的起始点
    21                 return first;
    22             }
    23         }
    24 
    25         return null;
    26     }

    完整版代码:(含测试部分)

      1 public class LinkList {
      2     public Node head;
      3     public Node current;
      4 
      5     public int size;
      6 
      7     //方法:向链表中添加数据
      8     public void add(int data) {
      9         //判断链表为空的时候
     10         if (head == null) {//如果头结点为空,说明这个链表还没有创建,那就把新的结点赋给头结点
     11             head = new Node(data);
     12             current = head;
     13         } else {
     14             //创建新的结点,放在当前节点的后面(把新的结点合链表进行关联)
     15             current.next = new Node(data);
     16             //把链表的当前索引向后移动一位
     17             current = current.next;   //此步操作完成之后,current结点指向新添加的那个结点
     18         }
     19     }
     20 
     21 
     22     //方法重载:向链表中添加结点
     23     public void add(Node node) {
     24         if (node == null) {
     25             return;
     26         }
     27         if (head == null) {
     28             head = node;
     29             current = head;
     30         } else {
     31             current.next = node;
     32             current = current.next;
     33         }
     34     }
     35 
     36 
     37     //方法:遍历链表(打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历
     38     public void print(Node node) {
     39         if (node == null) {
     40             return;
     41         }
     42 
     43         current = node;
     44         while (current != null) {
     45             System.out.println(current.data);
     46             current = current.next;
     47         }
     48     }
     49 
     50 
     51     //方法:判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点
     52     public Node hasCycle(Node head) {
     53 
     54         if (head == null) {
     55             return null;
     56         }
     57 
     58         Node first = head;
     59         Node second = head;
     60 
     61         while (second != null) {
     62             first = first.next;
     63             second = second.next.next;
     64 
     65             if (first == second) {  //一旦两个指针相遇,说明链表是有环的
     66                 return first;  //将相遇的那个结点进行返回
     67             }
     68         }
     69 
     70         return null;
     71     }
     72     //方法:有环链表中,获取环的长度。参数node代表的是相遇的那个结点
     73     public int getCycleLength(Node node) {
     74 
     75         if (head == null) {
     76             return 0;
     77         }
     78 
     79         Node current = node;
     80         int length = 0;
     81 
     82         while (current != null) {
     83             current = current.next;
     84             length++;
     85             if (current == node) {  //当current结点走到原点的时候
     86                 return length;
     87             }
     88         }
     89 
     90         return length;
     91     }
     92 
     93     //方法:获取环的起始点。参数length表示环的长度
     94     public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) {
     95 
     96         if (head == null) {
     97             return null;
     98         }
     99 
    100         Node first = head;
    101         Node second = head;
    102         //先让second指针走length步
    103         for (int i = 0; i < cycleLength; i++) {
    104             second = second.next;
    105         }
    106 
    107         //然后让first指针和second指针同时各走一步
    108         while (first != null && second != null) {
    109             first = first.next;
    110             second = second.next;
    111 
    112             if (first == second) { //如果两个指针相遇了,说明这个结点就是环的起始点
    113                 return first;
    114             }
    115         }
    116 
    117         return null;
    118     }
    119 
    120     class Node {
    121         //注:此处的两个成员变量权限不能为private,因为private的权限是仅对本类访问。
    122         int data; //数据域
    123         Node next;//指针域
    124 
    125         public Node(int data) {
    126             this.data = data;
    127         }
    128     }
    129 
    130 
    131     public static void main(String[] args) {
    132         LinkList list1 = new LinkList();
    133 
    134         Node second = null; //把第二个结点记下来
    135 
    136         //向LinkList中添加数据
    137         for (int i = 0; i < 4; i++) {
    138             list1.add(i);
    139 
    140             if (i == 1) {
    141                 second = list1.current;  //把第二个结点记下来
    142             }
    143         }
    144 
    145         list1.add(second);   //将尾结点指向链表的第二个结点,于是单链表就有环了,备注:此时得到的环的结构,是本节中图2的那种结构
    146         Node current = list1.hasCycle(list1.head);  //获取相遇的那个结点
    147 
    148         int length = list1.getCycleLength(current); //获取环的长度
    149 
    150         System.out.println("环的起始点是" + list1.getCycleStart(list1.head, length).data);
    151 
    152     }
    153 
    154 }

      

    11、判断两个单链表相交的第一个交点:

      《剑指offer》P193,5.3,面试题37就有这道题。

      面试时,很多人碰到这道题的第一反应是:在第一个链表上顺序遍历每个结点,每遍历到一个结点的时候,在第二个链表上顺序遍历每个结点。如果在第二个链表上有一个结点和第一个链表上的结点一样,说明两个链表在这个结点上重合。显然该方法的时间复杂度为O(len1 * len2)。

    方法1:采用栈的思路

        我们可以看出两个有公共结点而部分重合的链表,拓扑形状看起来像一个Y,而不可能是X型。 如下图所示:   

    ff56631d-76e3-44f9-a32b-cae01e5307e6

    如上图所示,如果单链表有公共结点,那么最后一个结点(结点7)一定是一样的,而且是从中间的某一个结点(结点6)开始,后续的结点都是一样的。

    现在的问题是,在单链表中,我们只能从头结点开始顺序遍历,最后才能到达尾结点。最后到达的尾节点却要先被比较,这听起来是不是像“先进后出”?于是我们就能想到利用栈的特点来解决这个问题:分别把两个链表的结点放入两个栈中,这样两个链表的尾结点就位于两个栈的栈顶,接下来比较下一个栈顶,直到找到最后一个相同的结点

    这种思路中,我们需要利用两个辅助栈,空间复杂度是O(len1+len2),时间复杂度是O(len1+len2)。和一开始的蛮力法相比,时间效率得到了提高,相当于是利用空间消耗换取时间效率

    那么,有没有更好的方法呢?接下来要讲。

    方法2:判断两个链表相交的第一个结点:用到快慢指针,推荐(更优解)

    我们在上面的方法2中,之所以用到栈,是因为我们想同时遍历到达两个链表的尾结点。其实为解决这个问题我们还有一个更简单的办法:首先遍历两个链表得到它们的长度。在第二次遍历的时候,在较长的链表上走 |len1-len2| 步,接着再同时在两个链表上遍历,找到的第一个相同的结点就是它们的第一个交点

    这种思路的时间复杂度也是O(len1+len2),但是我们不再需要辅助栈,因此提高了空间效率。当面试官肯定了我们的最后一种思路的时候,就可以动手写代码了。

    核心代码:

     1     //方法:求两个单链表相交的第一个交点
     2     public Node getFirstCommonNode(Node head1, Node head2) {
     3         if (head1 == null || head == null) {
     4             return null;
     5         }
     6 
     7         int length1 = getLength(head1);
     8         int length2 = getLength(head2);
     9         int lengthDif = 0;  //两个链表长度的差值
    10 
    11         Node longHead;
    12         Node shortHead;
    13 
    14         //找出较长的那个链表
    15         if (length1 > length2) {
    16             longHead = head1;
    17             shortHead = head2;
    18             lengthDif = length1 - length2;
    19         } else {
    20             longHead = head2;
    21             shortHead = head1;
    22             lengthDif = length2 - length1;
    23         }
    24 
    25         //将较长的那个链表的指针向前走length个距离
    26         for (int i = 0; i < lengthDif; i++) {
    27             longHead = longHead.next;
    28         }
    29 
    30         //将两个链表的指针同时向前移动
    31         while (longHead != null && shortHead != null) {
    32             if (longHead == shortHead) { //第一个相同的结点就是相交的第一个结点
    33                 return longHead;
    34             }
    35             longHead = longHead.next;
    36             shortHead = shortHead.next;
    37         }
    38 
    39         return null;
    40     }
    41 
    42 
    43     //方法:获取单链表的长度
    44     public int getLength(Node head) {
    45         if (head == null) {
    46             return 0;
    47         }
    48 
    49         int length = 0;
    50         Node current = head;
    51         while (current != null) {
    52 
    53             length++;
    54             current = current.next;
    55         }
    56 
    57         return length;

    参考:

      链接:http://blog.csdn.net/fightforyourdream/article/details/16353519

      书籍:《剑指offer》

    明天就是腾讯的在线笔试了,加油!!! 

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/qianguyihao/p/4782595.html
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