链表之简单题合集

141. 环形链表

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。

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。

示例 3：

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

提示：

• 链表中节点的数目范围是 [0, 104]
• -105 <= Node.val <= 105
• pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

C++

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if(!head) return false;
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        // 不能只判断 slow -> next && fast -> next -> next 因为 如果 fast -> next 就为null的话，根本就没有 fast -> next -> next 这个东西
        while(slow -> next && fast -> next && fast -> next -> next){ 
            slow = slow -> next;
            fast = fast -> next -> next;
            if(slow == fast) return true;
        }
        return false;
    }
};

142. 环形链表 II

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。

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。

示例 3：

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

提示：

• 链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
• -105 <= Node.val <= 105
• pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

C++

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        if(!head) return nullptr;
        set<ListNode*> s;
        ListNode* p = head;
        while(p){
            if(s.find(p) == s.end()) {
                s.insert(p);
                p = p -> next;
            }
            else return p;
        }
        return nullptr;
    }
};

160. 相交链表

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 。

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 。

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。

提示：

• listA 中节点数目为 m
• listB 中节点数目为 n
• 1 <= m, n <= 3 * 104
• 1 <= Node.val <= 105
• 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]

C++

// 先统一位置，再同时往后遍历
class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* p = headA;
        int lenA = 0;
        ListNode* q = headB;
        int lenB = 0;
        while(p){
            lenA ++;
            p = p -> next;
        }
        while(q){
            lenB ++;
            q = q -> next;
        }

        ListNode* temp1 = lenA >= lenB ? headA : headB;
        ListNode* temp2 = lenA >= lenB ? headB : headA;
        int dist = abs(lenA - lenB);
        while(dist--){
            if(!temp1 || !temp1 -> next) return nullptr;
            temp1 = temp1 -> next;
        }

        while(temp1 && temp2){
            if(temp1 == temp2) return temp1;
            temp2 = temp2 -> next;
            temp1 = temp1 -> next;
        }
        return nullptr;
    }
};

86. 分隔链表

给你一个链表的头节点 head 和一个特定值 x ，请你对链表进行分隔，使得所有 小于 x 的节点都出现在 大于或等于 x 的节点之前。

你应当 保留 两个分区中每个节点的初始相对位置。

示例 1：

输入：head = [1,4,3,2,5,2], x = 3
输出：[1,2,2,4,3,5]

示例 2：

输入：head = [2,1], x = 2
输出：[1,2]

提示：

• 链表中节点的数目在范围 [0, 200] 内
• -100 <= Node.val <= 100
• -200 <= x <= 200

C++

• 维护两个链表，一个放小的，一个放大的

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* partition(ListNode* head, int x) {
        ListNode * headSmall = new ListNode(0, nullptr);
        ListNode * headLarge = new ListNode(0, nullptr);
        ListNode * p = headSmall;
        ListNode * q = headLarge;
        while(head){
            if(head -> val < x){
                p -> next = new ListNode(head -> val, nullptr);
                p = p -> next;
            }
            else{
                q -> next = new ListNode(head -> val, nullptr);
                q = q -> next;
            }
            head = head -> next;
        }
        p -> next = headLarge -> next;
        return headSmall -> next;
    }
};

61. 旋转链表

给你一个链表的头节点 head ，旋转链表，将链表每个节点向右移动 k 个位置。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[4,5,1,2,3]

示例 2：

输入：head = [0,1,2], k = 4
输出：[2,0,1]

提示：

• 链表中节点的数目在范围 [0, 500] 内
• -100 <= Node.val <= 100
• 0 <= k <= 2 * 109

C++

// 整段取下接到前面
class Solution {
public:
    ListNode* rotateRight(ListNode* head, int k) {
        if(!head || !head -> next) return head;
        ListNode* dummy = new ListNode(0, head);
        ListNode* p = dummy -> next;
        int len = 0;
        while(p){
            len ++;
            p = p -> next;
        }
        if(k % len == 0) return head;  // 转 k 次 和转 （k % 链表长度） 次的效果一样
        int cnt = len - k % len; 
        ListNode* pre = dummy -> next;
        while(--cnt > 0) pre = pre -> next;
        ListNode * tail = pre -> next;
        while(tail -> next) tail = tail -> next;
        tail -> next = dummy -> next;
        dummy -> next = pre -> next;
        pre -> next = nullptr;

        return  dummy -> next;
    }
};

// 正确但超时
class Solution {
public:
    ListNode* rotateRight(ListNode* head, int k) {
        if(!head || !head -> next) return head;
        ListNode* dummy = new ListNode(0, head);
        while(k-- > 0){
            ListNode * pre = dummy;
            while(pre -> next -> next && pre -> next){
                pre = pre -> next;
            }

            pre -> next -> next = dummy -> next;
            dummy -> next = pre -> next;
            pre -> next = nullptr;
        }
        return dummy -> next;
    }
};

19. 删除链表的倒数第 N 个结点

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出：[1,2,3,5]

示例 2：

输入：head = [1], n = 1
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1,2], n = 1
输出：[1]

提示：

• 链表中结点的数目为 sz
• 1 <= sz <= 30
• 0 <= Node.val <= 100
• 1 <= n <= sz

C++

• 双指针

class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummy = new ListNode(0, head);
        ListNode* pre = dummy;
        ListNode* cur = dummy;
        while(n -- > 0){
            cur = cur -> next;
        }
        while(cur -> next){
            cur = cur -> next;
            pre = pre -> next;
        }
        pre -> next = pre -> next -> next;
        return dummy -> next;
    }
};

• 递归

class Solution {
public:
    int cur = 0;
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
       if(!head) return nullptr;
       head -> next = removeNthFromEnd(head -> next, n);
       cur ++; // 不能传参数 n-- 递归，因为是倒数统计，从最后一个节点向前return
       if(n == cur) return head -> next;
       return head;
    }
};

203. 移除链表元素

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。

示例 1：

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

示例 2：

输入：head = [], val = 1
输出：[]

C++

class Solution {
public:
    ListNode* removeElements(ListNode* head, int val) {
        if(!head) return nullptr;
        if(head -> val == val) return removeElements(head -> next, val);
        head -> next = removeElements(head -> next, val);
        return head;
    }
};

83. 删除排序链表中的重复元素

给定一个已排序的链表的头 head ， 删除所有重复的元素，使每个元素只出现一次 。返回 已排序的链表 。

示例 1：

输入：head = [1,1,2]
输出：[1,2]

示例 2：

输入：head = [1,1,2,3,3]
输出：[1,2,3]

提示：

• 链表中节点数目在范围 [0, 300] 内
• -100 <= Node.val <= 100
• 题目数据保证链表已经按升序 排列

C++

• 非递归版

class Solution {
public:
    ListNode* deleteDuplicates(ListNode* head) {
        if(!head) return nullptr;
        ListNode* dummy = new ListNode(-101, head);
        ListNode* pre = dummy;
        ListNode* cur = head;
        while(cur){
            while(cur && cur -> val == pre -> val){
                pre -> next = cur -> next;
                cur = pre -> next;
            }
            if(!cur) break;
            cur = cur -> next;
            pre = pre -> next;
        }
        return dummy -> next;
    }
};

• 递归版

class Solution {
public:
    int pre = -101;
    ListNode* deleteDuplicates(ListNode* head) {
        if(!head) return nullptr;
        if(head -> val == pre) return deleteDuplicates(head -> next);
        pre = head -> val;
        head -> next = deleteDuplicates(head -> next);
        return head;
    }
};

82. 删除排序链表中的重复元素 II

给定一个已排序的链表的头 head ， 删除原始链表中所有重复数字的节点，只留下不同的数字 。返回 已排序的链表 。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,3,4,4,5]
输出：[1,2,5]

示例 2：

输入：head = [1,1,1,2,3]
输出：[2,3]

提示：

• 链表中节点数目在范围 [0, 300] 内
• -100 <= Node.val <= 100
• 题目数据保证链表已经按升序 排列

C++

• 非递归

class Solution {
public:
    ListNode* deleteDuplicates(ListNode* head) {
        if(!head) return nullptr;
        ListNode* dummy = new ListNode(-101, head);
        ListNode* cur = dummy;
        ListNode* pre = dummy;
        while(cur && cur -> next){
            if(cur -> next ->val == cur -> val){
                int val = cur -> val;
                while(cur && cur -> val == val) cur = cur -> next;
                pre -> next = cur;
            } 
            else{
                pre = cur;
                cur = cur -> next;
            }
        }
        return dummy -> next;
    }
};

• 递归

head 后面有值而且和 head 的值相等，那么就找到第一个不相等的节点为止，然后对它去递归

class Solution {
public:
    ListNode* deleteDuplicates(ListNode* head) {
        if(!head) return head;
        if(head -> next && head -> val == head -> next -> val){
            while(head -> next && head -> val == head -> next -> val){
                head = head -> next;
            }
            return deleteDuplicates(head -> next);
        }
        head -> next = deleteDuplicates(head -> next);
        return head;
    }
};

328. 奇偶链表

给定单链表的头节点 head ，将所有索引为奇数的节点和索引为偶数的节点分别组合在一起，然后返回重新排序的列表。

第一个节点的索引被认为是 奇数 ， 第二个节点的索引为 偶数 ，以此类推。

请注意，偶数组和奇数组内部的相对顺序应该与输入时保持一致。

你必须在 O(1) 的额外空间复杂度和 O(n) 的时间复杂度下解决这个问题。

示例 1:

输入: head = [1,2,3,4,5]
输出: [1,3,5,2,4]

示例 2:

输入: head = [2,1,3,5,6,4,7]
输出: [2,3,6,7,1,5,4]

提示:

• n == 链表中的节点数
• 0 <= n <= 104
• -106 <= Node.val <= 106

C++

class Solution {
public:
    ListNode* oddEvenList(ListNode* head) {
        if(!head || !head -> next) return head;
        ListNode* odd = head;
        ListNode* evenHead = head -> next;
        ListNode* even = evenHead;
    
        while(even && even -> next){  // 等价于 odd && odd -> next && even && even -> next
            odd -> next = even -> next;
            odd = odd -> next;
            even -> next = odd -> next;
            even = even -> next;
        }
        odd -> next = evenHead;
        return head;
    }
};