1. 两两交换链表中的节点

代码随想录：原文

力扣题目： 24. 两两交换链表中的节点

1.1 思路

• 使用虚拟头结点cur，不需要对针对头结点单独处理
• 交换相邻两个元素
• cur移动两位，准备下一轮交换
• 当数组为偶数时，终止条件为cur->next为空
• 当数组为奇数时，终止条件为cur->next->next为空

注意： 链表问题要多画图

1.2 代码实现

class Solution {
public:
    ListNode* swapPairs(ListNode* head) {//注意
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0); // 设置一个虚拟头结点
        dummyHead->next = head; // 将虚拟头结点指向head，这样方面后面做删除操作
        ListNode* cur = dummyHead;
        while(cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr) {
            ListNode* tmp = cur->next; // 记录临时节点
            ListNode* tmp1 = cur->next->next->next; // 记录临时节点

            cur->next = cur->next->next;    // 步骤一
            cur->next->next = tmp;          // 步骤二
            cur->next->next->next = tmp1;   // 步骤三

            cur = cur->next->next; // cur移动两位，准备下一轮交换
        }
        return dummyHead->next;
    }
};

注意：循环判断条件while(cur->next != nullptr && cur->next->next != nullptr)中cur->next是否为空的判断要先于cur->next->next，防止报错。

• 时间复杂度：$O(n)$
• 空间复杂度：$O(1)$

2. 删除链表的倒数第N个节点

代码随想录：原文

力扣题目： 19.删除链表的倒数第N个节点

2.1 思路

• 删除目标节点，操作指针一定指向目标节点的前一个结点
• 使用虚拟头结点cur，不需要对针对头结点单独处理
• 定义fast指针和slow指针
• fast首先走n + 1步，fast和slow同时移动，直到fast指向末尾。此时slow指向删除节点的上一个节点
• 删除slow指向的下一个节点

2.2 代码实现

class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
        dummyHead->next = head;
        ListNode* slow = dummyHead;
        ListNode* fast = dummyHead;
        while(n-- && fast != NULL) {
            fast = fast->next;
        }
        fast = fast->next; // fast再提前走一步，因为需要让slow指向删除节点的上一个节点
        while (fast != NULL) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        //C++释放内存的逻辑
        ListNode *tmp = slow->next;  
        slow->next = tmp->next;
        delete tmp;
        return dummyHead->next;
    }

注意： 释放删除内存

3. 链表相交

代码随想录：原文

力扣题目： 面试题 02.07. 链表相交

3.1 思路

1. 两个链表交点节点的指针，不是数值相等，而是指针相等
2. 两个链表相交，则两个链表结尾一定有重和，数值和对应指针都相等
3. curA移动到，和curB 末尾对齐的位置
   
4. curA和curB是否相同，如果不相同，同时向后移动curA和curB，如果遇到curA == curB，则找到交点

3.2 代码实现

class Solution {
public:
    ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
        ListNode* curA = headA;
        ListNode* curB = headB;
        int lenA = 0, lenB = 0;
        while (curA != NULL) { // 求链表A的长度
            lenA++;
            curA = curA->next;
        }
        while (curB != NULL) { // 求链表B的长度
            lenB++;
            curB = curB->next;
        }
        curA = headA;
        curB = headB;
        // 让curA为最长链表的头，lenA为其长度
        if (lenB > lenA) {
            swap (lenA, lenB);
            swap (curA, curB);
        }
        // 求长度差
        int gap = lenA - lenB;
        // 让curA和curB在同一起点上（末尾位置对齐）
        while (gap--) {
            curA = curA->next;
        }
        // 遍历curA 和 curB，遇到相同则直接返回
        while (curA != NULL) {
            if (curA == curB) {
                return curA;
            }
            curA = curA->next;
            curB = curB->next;
        }
        return NULL;
    }
};

• 时间复杂度：$O(n + m)$
• 空间复杂度：$O(1)$

4. 环形链表

代码随想录：原文

力扣题目： 142.环形链表II

4.1 思路

双指针法
1. 判断链表是否有环

• 分别定义 fast 和 slow 指针，从头结点出发，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点
• 如果 fast 和 slow指针在途中相遇 ，说明这个链表有环
• fast指针一定先进入环中，如果fast指针和slow指针一定在环中相遇

数学证明参考代码随想录：原文

2. 找到这个环的入口

• 从头结点出发一个指针，从相遇节点也出发一个指针，这两个指针每次只走一个节点， 那么当这两个指针相遇的时候就是环形入口的节点

数学证明参考代码随想录：原文

哈希表法

• set容器实现了一个哈希表，将指针地址存入set容器
• 指针移动，新指针地址与set容器内指针比较，发现重复的就是环的入口。
• 虽然简单，但时间复杂度高

4.2 代码实现

双指针法

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;
        while(fast != NULL && fast->next != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            // 快慢指针相遇，此时从head 和 相遇点，同时查找直至相遇
            if (slow == fast) {
                ListNode* index1 = fast;
                ListNode* index2 = head;
                while (index1 != index2) {
                    index1 = index1->next;
                    index2 = index2->next;
                }
                return index2; // 返回环的入口
            }
        }
        return NULL;
    }
};

数学结论需要记牢

哈希表法

class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        set<ListNode*> s;//哈希表用于存放节点地址
        ListNode* cur=head;
        while(cur!=NULL){
            if(s.find(cur)!=s.end()){
                return cur;
            }else{
                s.insert(cur);
                cur=cur->next;
            }
        }
        return NULL;
    }
};

5. 总结

• 善于使用虚拟头节点
• 链表问题要多画图
• 删除目标节点，操作指针一定指向目标节点的前一个结点
• 循环判断条件注意判断顺序防止报错
• 数学结论需要记牢

学习时间：130min