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[Java教程]链表面试题Java实现【重要】


 

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【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:链表中环的入口结点

 

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Null16     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->2->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,要么让系统使用栈,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:

  《编程之美》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!!!