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TUhjnbcbe - 2023/7/22 21:39:00
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链表是最基本的数据结构,面试官也常常用链表来考察面试者的基本能力,而且链表相关的操作相对而言比较简单,也适合考察写代码的能力。链表的操作也离不开指针,指针又很容易导致出错。综合多方面的原因,链表题目在面试中占据着很重要的地位。

1.单向链表的定义

想必大家对数组都非常熟悉,数组在存储空间(内存)上是连续的。因此,我们可以根据偏移量轻易的找到数组中的数据。但数组最大的问题是大小是固定的,很多场景是无法预判需要的空间大小的。

1.1什么是单向链表

链表也是一种线性数据结构,但它最大的优势是可以动态的调整大小。这样,我们再也不用担心应该分配多少空间了。

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构,元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的

链表在日常开发中通常通过数据结构和指针的方式实现,其中包含一个本数据结构的next指针,用于指向下一个元素,这样指下去,就形成了一个单向链表。如下是数据结构的定义:

为了便于链表的管理和使用,我们在实际定义的时候通常还会定义个专门的链表头,链表头的定义如下:

通过增加一个链表头可以方便链表的管理,同时通过增加的元数据可以很方便的得到一些链表的信息,从而提高效率。这样,整个链表的结构大概如图1所示。

图1单向链表示意图

1.2单向链表的接口

单向链表最主要的接口就是初始化、插入元素和删除元素等操作了。当然,为了方便使用,还有返回链表头元素,链表尾元素和链表大小等等。我们这里先看一下几个主要的函数接口。

下面我们给出插入操作的代码实现,其它操作类似,也比较简单,这里就不罗列代码了。具体可以参考本文的配套github库。

2.单向链表的算法(面试题)

关于单向链表的面试题很多,我们这里尽量的都收集过来。目前有些复杂的没有答案,但我们后续会陆续写文章将答案收集起来。

2.1求单链表中结点的个数

这个题目是比较简单的,基本做法就是对单向链表进行遍历。在进行遍历的时候有一个计数的变量,每遍历一个节点,计数增1,直到完成链表的遍历。

2.2单链表反转(leetcode)

将链表中的节点指向反过来,比如原来的指向为1-2-3-4-5,那么反转后为5-4-3-2-1。链表反转其实是调整节点的next指针的指向。具体如图所示。

图2链表反转示意图

2.3截取出单链表中的后K个结点(k0)

2.4判断一个单链表中是否有环(若带环,求环的长度和入口点)

2.5去除有序链表中的重复元素(leetcode83)

给定一个有序的链表,删除所有重复的元素,保证每个元素在链表中只出现一次。

2.6合并两个排好序的链表(leetcode21)

2.7链表的中间节点(leetcode)

给定一个带有头结点head的非空单链表,返回链表的中间结点。如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。

输入:[1,2,3,4,5]输出:此列表中的结点3(序列化形式:[3,4,5])返回的结点值为3。(测评系统对该结点序列化表述是[3,4,5])。

2.7删除链表中的节点(leetcode)

请编写一个函数,使其可以删除某个链表中给定的(非末尾)节点。也就是你仅知道要求被删除的节点。

输入:head=[4,5,1,9],node=5输出:[4,1,9]

解释:给定你链表中值为5的第二个节点,那么在调用了你的函数之后,该链表应变为4-1-9.

链表至少包含两个节点。链表中所有节点的值都是唯一的。给定的节点为非末尾节点并且一定是链表中的一个有效节点。不要从你的函数中返回任何结果。

2.8删除链表的倒数第N个节点(leetcode19)

给定一个链表:1-2-3-4-5,和n=2.

当删除了倒数第二个节点后,链表变为1-2-3-5.

2.9删除链表中的节点(leetcode)

删除链表中等于给定值val的所有节点。

输入:1-2-6-3-4-5-6,val=6输出:1-2-3-4-5

2.10约瑟夫环

约瑟夫环(约瑟夫问题)是一个数学的应用问题:已知n个人(以编号1,2,3…n分别表示)围坐在一张圆桌周围。从编号为k的人开始报数,数到m的那个人出列;他的下一个人又从1开始报数,数到m的那个人又出列;依此规律重复下去,直到圆桌周围的人全部出列。通常解决这类问题时我们把编号从0~n-1,最后结果+1即为原问题的解。

2.11遍历一次,删除倒数第k个结点(k从1开始),不能用替换删除法

2.12将链表后k个节点移到链表头

给一个链表和整数k,将后k个节点移到链表头。

输入:1-2-3-4-5-NULL,k=2,输出:4-5-1-2-3-NULL.

2.13逆序打印单链表

2.14不允许遍历链表,在pos之前插入

2.15单链表的冒泡排序

2.16旋转单链表

题目:给定一个链表,旋转链表,使得每个节点向右移动k个位置,其中k是一个非负数。

输入:1-2-3-4-5-NULL给定值k=2,输出:4-5-1-2-3-NULL.

2.17划分链表

题目:按某个给定值将链表划分为左边小于这个值,右边大于这个值的新链表如一个链表为1-4-5-2给定一个数3则划分后的链表为1-2-4-5

2.18链表相加求和

题目:假设链表中每一个节点的值都在0-9之间,那么链表整体可以代表一个整数。

例如:9-3-7可以代表

给定两个这样的链表,头节点为head1head2生成链表相加的新链表。

如9-3-7和6-3生成的新链表应为1-0-0-0

2.19重排链表

题目给定一个单链表L:L0→L1→…→Ln-1→Ln,重新排列后为L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→…要求必须在不改变节点值的情况下进行原地操作。

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