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《剑指 Offer--LeetCode 学习计划》-- 链表

fangzhan666 2024-10-22 12:01:04
简介《剑指 Offer--LeetCode 学习计划》-- 链表

剑指 Offer 06. 从尾到头打印链表(Easy)

题目描述

  • 输入一个链表的头节点,从尾到头反过来返回每个节点的值(用数组返回)。
  • 限制:0 <= 链表长度 <= 10000。

举例说明

  • 示例 1:
    • 输入:head = [1,3,2]。
    • 输出:[2,3,1]。

解题思路

  • 利用递归:先走至链表末端,回溯时依次将节点值加入列表,这样就可以实现链表值的倒序输出。
  • 算法流程:
    • 递推阶段:每次传入 head.next,以 head == null(即走过链表尾部节点)为递归终止条件,此时直接返回。
    • 回溯阶段:层层回溯时,将当前节点值加入列表,即 temp.add(head.val)。
    • 最终,将列表 temp 转化为数组 res ,并返回即可。
  • 代码示例:
    class Solution {
        List<Integer> temp = new ArrayList<Integer>();
        public int[] reversePrint(ListNode head) {
            reverse(head);
            int[] res = new int[temp.size()];
            for (int i = 0; i < res.length; i++) {
                res[i] = temp.get(i);
            }
            return res;
        }
    
        private void reverse(ListNode head) {
            if (head == null) {
                return;
            }
            reverse(head.next);
            temp.add(head.val);
        }
    }
    
  • 复杂度分析:
    • 时间复杂度 O(N): 遍历链表,递归 N 次。
    • 空间复杂度 O(N): 系统递归需要使用 O(N) 的栈空间。

剑指 Offer 24. 反转链表(Easy)

题目描述

  • 定义一个函数,输入一个链表的头节点,反转该链表并输出反转后链表的头节点。
  • 限制:0 <= 节点个数 <= 5000。

举例说明

  • 示例:
    • 输入: 1->2->3->4->5->NULL。
    • 输出: 5->4->3->2->1->NULL。

解题思路

  • 算法流程:
    • 定义两个指针:pre 和 cur。
    • pre 在前 cur 在后。
    • 每次让 pre 的 next 指向 cur,实现一次局部反转。
    • 局部反转完成之后,pre 和 cur 同时往前移动一个位置。
    • 循环上述过程,直至 pre 到达链表尾部。
  • 代码示例:
    class Solution {
        public ListNode reverseList(ListNode head) {
            ListNode pre = null;
            ListNode cur = head;
    
            while (cur != null) {
                ListNode temp = cur.next;
                cur.next = pre;
                pre = cur;
                cur = temp;
            }
    
            return pre;
        }
    }
    
  • 复杂度分析:
    • 时间复杂度 O(N): 遍历链表使用线性大小时间。
    • 空间复杂度 O(1): 变量 pre 和 cur 使用常数大小额外空间。

剑指 Offer 35. 复杂链表的复制(Medium)

题目描述

  • 请实现 copyRandomList 函数,复制一个复杂链表。
  • 在复杂链表中,每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点,还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。
  • 限制:
    • -10000 <= Node.val <= 10000。
    • Node.random 为空(null)或指向链表中的节点。
    • 节点数目不超过 1000。

举例说明

  • 示例 1:
    在这里插入图片描述
    • 输入:head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]。
    • 输出:[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]。
  • 示例 2:
    在这里插入图片描述
    • 输入:head = [[1,1],[2,1]]。
    • 输出:[[1,1],[2,1]]。
  • 示例 3:
    在这里插入图片描述
    • 输入:head = [[3,null],[3,0],[3,null]]。
    • 输出:[[3,null],[3,0],[3,null]]。
  • 示例 4:
    • 输入:head = []。
    • 输出:[]。
    • 解释:给定的链表为空(空指针),因此返回 null。

解题思路

  • 利用哈希表的查询特点,考虑构建原链表节点和新链表对应节点的键值对映射关系,再遍历构建新链表各节点的 next 和 random 引用指向即可。
  • 算法流程:
    • 若头节点 head 为空节点,直接返回 null;
    • 初始化:哈希表 map,节点 cur 指向头节点;
    • 复制链表:
      • 建立新节点,并向 map 添加键值对 (原 cur 节点, 新 cur 节点);
      • cur 遍历至原链表下一节点;
    • 构建新链表的引用指向:
      • 构建新节点的 next 和 random 引用指向;
      • cur 遍历至原链表下一节点;
    • 返回值:新链表的头节点 map[head];
  • 代码示例:
    class Solution {
        public Node copyRandomList(Node head) {
            Map<Node, Node> map = new HashMap<>();
            Node cur = head;
    
            while (cur != null) {
                if (!map.containsKey(cur)) {
                    map.put(cur, new Node(cur.val));
                }
                cur = cur.next;
            }
    
            cur = head;
            while (cur != null) {
                if (cur.next != null) {
                    map.get(cur).next = map.get(cur.next);
                }
                if (cur.random != null) {
                    map.get(cur).random = map.get(cur.random);
                }
                cur = cur.next;
            }
    
            return map.get(head); 
        }
    }
    
  • 复杂度分析:
    • 时间复杂度 O(N):两轮遍历链表,使用 O(N) 时间。
    • 空间复杂度 O(N): 哈希表 map 使用线性大小的额外空间。
风语者!平时喜欢研究各种技术,目前在从事后端开发工作,热爱生活、热爱工作。