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JAVA實現(xiàn)鏈表面試題

2019-11-26 15:00:12
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供稿:網(wǎng)友

這份筆記整理了整整一個星期,每一行代碼都是自己默寫完成,并測試運行成功,同時也回顧了一下《劍指offer》這本書中和鏈表有關(guān)的講解,希望對筆試和面試有所幫助。

本文包含鏈表的以下內(nèi)容:

  1、單鏈表的創(chuàng)建和遍歷

  2、求單鏈表中節(jié)點的個數(shù)

  3、查找單鏈表中的倒數(shù)第k個結(jié)點(劍指offer,題15)

  4、查找單鏈表中的中間結(jié)點

  5、合并兩個有序的單鏈表,合并之后的鏈表依然有序【出現(xiàn)頻率高】(劍指offer,題17)

  6、單鏈表的反轉(zhuǎn)【出現(xiàn)頻率最高】(劍指offer,題16)

  7、從尾到頭打印單鏈表(劍指offer,題5)

  8、判斷單鏈表是否有環(huán)

  9、取出有環(huán)鏈表中,環(huán)的長度

  10、單鏈表中,取出環(huán)的起始點(劍指offer,題56)。本題需利用上面的第8題和第9題。

  11、判斷兩個單鏈表相交的第一個交點(劍指offer,題37)

1、單鏈表的創(chuàng)建和遍歷:

 public class LinkList { public Node head; public Node current;  //方法:向鏈表中添加數(shù)據(jù) public void add(int data) {  //判斷鏈表為空的時候  if (head == null) {//如果頭結(jié)點為空,說明這個鏈表還沒有創(chuàng)建,那就把新的結(jié)點賦給頭結(jié)點  head = new Node(data);  current = head;  } else {  //創(chuàng)建新的結(jié)點,放在當(dāng)前節(jié)點的后面(把新的結(jié)點合鏈表進行關(guān)聯(lián))  current.next = new Node(data);  //把鏈表的當(dāng)前索引向后移動一位  current = current.next; //此步操作完成之后,current結(jié)點指向新添加的那個結(jié)點  } }  //方法:遍歷鏈表(打印輸出鏈表。方法的參數(shù)表示從節(jié)點node開始進行遍歷 public void print(Node node) {  if (node == null) {  return;  }  current = node;  while (current != null) {  System.out.println(current.data);  current = current.next;  } }   class Node { //注:此處的兩個成員變量權(quán)限不能為private,因為private的權(quán)限是僅對本類訪問。  int data; //數(shù)據(jù)域  Node next;//指針域   public Node(int data) {  this.data = data; } }   public static void main(String[] args) { LinkList list = new LinkList(); //向LinkList中添加數(shù)據(jù)  for (int i = 0; i < 10; i++) {  list.add(i);  }   list.print(list.head);// 從head節(jié)點開始遍歷輸出 }  }

上方代碼中,這里面的Node節(jié)點采用的是內(nèi)部類來表示(33行)。使用內(nèi)部類的最大好處是可以和外部類進行私有操作的互相訪問。

注:內(nèi)部類訪問的特點是:內(nèi)部類可以直接訪問外部類的成員,包括私有;外部類要訪問內(nèi)部類的成員,必須先創(chuàng)建對象。

為了方便添加和遍歷的操作,在LinkList類中添加一個成員變量current,用來表示當(dāng)前節(jié)點的索引(03行)。

這里面的遍歷鏈表的方法(20行)中,參數(shù)node表示從node節(jié)點開始遍歷,不一定要從head節(jié)點遍歷。

 

2、求單鏈表中節(jié)點的個數(shù):

注意檢查鏈表是否為空。時間復(fù)雜度為O(n)。這個比較簡單。

核心代碼:

 //方法:獲取單鏈表的長度 public int getLength(Node head) {  if (head == null) {  return 0;  }   int length = 0;  Node current = head;  while (current != null) {  length++;  current = current.next;  }   return length; }

3、查找單鏈表中的倒數(shù)第k個結(jié)點:

3.1  普通思路:

先將整個鏈表從頭到尾遍歷一次,計算出鏈表的長度size,得到鏈表的長度之后,就好辦了,直接輸出第(size-k)個節(jié)點就可以了(注意鏈表為空,k為0,k為1,k大于鏈表中節(jié)點個數(shù)時的情況

)。時間復(fù)雜度為O(n),大概思路如下:

 public int findLastNode(int index) { //index代表的是倒數(shù)第index的那個結(jié)點   //第一次遍歷,得到鏈表的長度size  if (head == null) {  return -1;  }   current = head;  while (current != null) {  size++;  current = current.next; }  //第二次遍歷,輸出倒數(shù)第index個結(jié)點的數(shù)據(jù)  current = head;  for (int i = 0; i < size - index; i++) {  current = current.next;  }  return current.data; }

如果面試官不允許你遍歷鏈表的長度,該怎么做呢?接下來就是。

 3.2  改進思路:(這種思路在其他題目中也有應(yīng)用)

     這里需要聲明兩個指針:即兩個結(jié)點型的變量first和second,首先讓first和second都指向第一個結(jié)點,然后讓second結(jié)點往后挪k-1個位置,此時first和second就間隔了k-1個位置,然后整體向后移動這兩個節(jié)點,直到second節(jié)點走到最后一個結(jié)點的時候,此時first節(jié)點所指向的位置就是倒數(shù)第k個節(jié)點的位置。時間復(fù)雜度為O(n)

代碼實現(xiàn):(初版)

 public Node findLastNode(Node head, int index) {   if (node == null) {  return null;  }   Node first = head;  Node second = head;   //讓second結(jié)點往后挪index個位置  for (int i = 0; i < index; i++) {  second = second.next;  }   //讓first和second結(jié)點整體向后移動,直到second結(jié)點為Null while (second != null) {  first = first.next;  second = second.next;  }   //當(dāng)second結(jié)點為空的時候,此時first指向的結(jié)點就是我們要找的結(jié)點 return first; }

代碼實現(xiàn):(最終版)(考慮k大于鏈表中結(jié)點個數(shù)時的情況時,拋出異常)

上面的代碼中,看似已經(jīng)實現(xiàn)了功能,其實還不夠健壯:

  要注意k等于0的情況;

  如果k大于鏈表中節(jié)點個數(shù)時,就會報空指針異常,所以這里需要做一下判斷。

核心代碼如下:

   

 public Node findLastNode(Node head, int k) { if (k == 0 || head == null) {  return null;  }   Node first = head;  Node second = head;  //讓second結(jié)點往后挪k-1個位置  for (int i = 0; i < k - 1; i++) {  System.out.println("i的值是" + i);  second = second.next;  if (second == null) { //說明k的值已經(jīng)大于鏈表的長度了  //throw new NullPointerException("鏈表的長度小于" + k); //我們自己拋出異常,給用戶以提示   return null;  } }  //讓first和second結(jié)點整體向后移動,直到second走到最后一個結(jié)點  while (second.next != null) {  first = first.next;  second = second.next;  }  //當(dāng)second結(jié)點走到最后一個節(jié)點的時候,此時first指向的結(jié)點就是我們要找的結(jié)點 return first; }

 

4、查找單鏈表中的中間結(jié)點:

同樣,面試官不允許你算出鏈表的長度,該怎么做呢?

思路:

    和上面的第2節(jié)一樣,也是設(shè)置兩個指針first和second,只不過這里是,兩個指針同時向前走,second指針每次走兩步,first指針每次走一步,直到second指針走到最后一個結(jié)點時,此時first指針?biāo)傅慕Y(jié)點就是中間結(jié)點。注意鏈表為空,鏈表結(jié)點個數(shù)為1和2的情況。時間復(fù)雜度為O(n)。

代碼實現(xiàn):

  

 //方法:查找鏈表的中間結(jié)點 public Node findMidNode(Node head) { if (head == null) {  return null; } Node first = head;  Node second = head; //每次移動時,讓second結(jié)點移動兩位,first結(jié)點移動一位 while (second != null && second.next != null) {  first = first.next;  second = second.next.next; }  //直到second結(jié)點移動到null時,此時first指針指向的位置就是中間結(jié)點的位置  return first; }

上方代碼中,當(dāng)n為偶數(shù)時,得到的中間結(jié)點是第n/2 + 1個結(jié)點。比如鏈表有6個節(jié)點時,得到的是第4個節(jié)點。

 

5、合并兩個有序的單鏈表,合并之后的鏈表依然有序:

    這道題經(jīng)常被各公司考察。

例如:

鏈表1:

  1->2->3->4

鏈表2:

  2->3->4->5

合并后:

  1->2->2->3->3->4->4->5

解題思路:

  挨著比較鏈表1和鏈表2。

  這個類似于歸并排序。尤其要注意兩個鏈表都為空、和其中一個為空的情況。只需要O (1) 的空間。時間復(fù)雜度為O (max(len1,len2))

代碼實現(xiàn):

 //兩個參數(shù)代表的是兩個鏈表的頭結(jié)點 public Node mergeLinkList(Node head1, Node head2) { if (head1 == null && head2 == null) { //如果兩個鏈表都為空  return null; }  if (head1 == null) {  return head2; }  if (head2 == null) {  return head1; }  Node head; //新鏈表的頭結(jié)點  Node current; //current結(jié)點指向新鏈表  // 一開始,我們讓current結(jié)點指向head1和head2中較小的數(shù)據(jù),得到head結(jié)點  if (head1.data < head2.data) {  head = head1;  current = head1;  head1 = head1.next;  } else {  head = head2;  current = head2;  head2 = head2.next; }   while (head1 != null && head2 != null) {  if (head1.data < head2.data) {   current.next = head1; //新鏈表中,current指針的下一個結(jié)點對應(yīng)較小的那個數(shù)據(jù)   current = current.next; //current指針下移   head1 = head1.next;  } else {  current.next = head2;   current = current.next;   head2 = head2.next;  }  }   //合并剩余的元素  if (head1 != null) { //說明鏈表2遍歷完了,是空的  current.next = head1;  } if (head2 != null) { //說明鏈表1遍歷完了,是空的  current.next = head2; }   return head; }

代碼測試:

 public static void main(String[] args) { LinkList list1 = new LinkList(); LinkList list2 = new LinkList(); //向LinkList中添加數(shù)據(jù) for (int i = 0; i < 4; i++) {  list1.add(i);  } for (int i = 3; i < 8; i++) {  list2.add(i); } LinkList list3 = new LinkList(); list3.head = list3.mergeLinkList(list1.head, list2.head); //將list1和list2合并,存放到list3中  list3.print(list3.head);// 從head節(jié)點開始遍歷輸出 }

上方代碼中用到的add方法和print方法和第1小節(jié)中是一致的。

運行效果:

注:《劍指offer》中是用遞歸解決的,感覺有點難理解。

 

6、單鏈表的反轉(zhuǎn):【出現(xiàn)頻率最高】

例如鏈表:

  1->2->3->4

反轉(zhuǎn)之后:

  4->2->2->1

思路:

  從頭到尾遍歷原鏈表,每遍歷一個結(jié)點,將其摘下放在新鏈表的最前端。注意鏈表為空和只有一個結(jié)點的情況。時間復(fù)雜度為O(n)

方法1:(遍歷)

  

 //方法:鏈表的反轉(zhuǎn) public Node reverseList(Node head) { //如果鏈表為空或者只有一個節(jié)點,無需反轉(zhuǎn),直接返回原鏈表的頭結(jié)點  if (head == null || head.next == null) {  return head; } Node current = head; Node next = null; //定義當(dāng)前結(jié)點的下一個結(jié)點  Node reverseHead = null; //反轉(zhuǎn)后新鏈表的表頭  while (current != null) {  next = current.next; //暫時保存住當(dāng)前結(jié)點的下一個結(jié)點,因為下一次要用   current.next = reverseHead; //將current的下一個結(jié)點指向新鏈表的頭結(jié)點  reverseHead = current;   current = next; // 操作結(jié)束后,current節(jié)點后移 }  return reverseHead; }

上方代碼中,核心代碼是第16、17行。

方法2:(遞歸)

這個方法有點難,先不講了。

7、從尾到頭打印單鏈表:

  對于這種顛倒順序的問題,我們應(yīng)該就會想到棧,后進先出。所以,這一題要么自己使用棧,要么讓系統(tǒng)使用棧,也就是遞歸。注意鏈表為空的情況。時間復(fù)雜度為O(n)

  注:不要想著先將單鏈表反轉(zhuǎn),然后遍歷輸出,這樣會破壞鏈表的結(jié)構(gòu),不建議。

方法1:(自己新建一個棧)

 //方法:從尾到頭打印單鏈表 public void reversePrint(Node head) {  if (head == null) {  return;  }   Stack<Node> stack = new Stack<Node>(); //新建一個棧  Node current = head;   //將鏈表的所有結(jié)點壓棧  while (current != null) {-  stack.push(current); //將當(dāng)前結(jié)點壓棧  current = current.next; }  //將棧中的結(jié)點打印輸出即可 while (stack.size() > 0) {  System.out.println(stack.pop().data); //出棧操作 } }

方法2:(使用系統(tǒng)的棧:遞歸,代碼優(yōu)雅簡潔)

   

 public void reversePrint(Node head) {    if (head == null) {  return;  } reversePrint(head.next); System.out.println(head.data); }

總結(jié):方法2是基于遞歸實現(xiàn)的,戴安看起來簡潔優(yōu)雅,但有個問題:當(dāng)鏈表很長的時候,就會導(dǎo)致方法調(diào)用的層級很深,有可能造成棧溢出。而方法1的顯式用棧,是基于循環(huán)實現(xiàn)的,代碼的魯棒性要更好一些。

8、判斷單鏈表是否有環(huán):

  這里也是用到兩個指針,如果一個鏈表有環(huán),那么用一個指針去遍歷,是永遠走不到頭的。

  因此,我們用兩個指針去遍歷:first指針每次走一步,second指針每次走兩步,如果first指針和second指針相遇,說明有環(huán)。時間復(fù)雜度為O (n)。

方法:

  

 //方法:判斷單鏈表是否有環(huán) public boolean hasCycle(Node head) {   if (head == null) {  return false;  }   Node first = head;  Node second = head;   while (second != null) {  first = first.next; //first指針走一步  second = second.next.next; second指針走兩步   if (first == second) { //一旦兩個指針相遇,說明鏈表是有環(huán)的   return true;  } }   return false; }

完整版代碼:(包含測試部分)

這里,我們還需要加一個重載的add(Node node)方法,在創(chuàng)建單向循環(huán)鏈表時要用到。

LinkList.java: public class LinkList { public Node head; public Node current;  //方法:向鏈表中添加數(shù)據(jù) public void add(int data) {  //判斷鏈表為空的時候  if (head == null) {//如果頭結(jié)點為空,說明這個鏈表還沒有創(chuàng)建,那就把新的結(jié)點賦給頭結(jié)點  head = new Node(data);  current = head; } else {  //創(chuàng)建新的結(jié)點,放在當(dāng)前節(jié)點的后面(把新的結(jié)點合鏈表進行關(guān)聯(lián))  current.next = new Node(data);  //把鏈表的當(dāng)前索引向后移動一位  current = current.next;  } }   //方法重載:向鏈表中添加結(jié)點 public void add(Node node) {  if (node == null) {  return;  }   if (head == null) {  head = node;  current = head;  } else {  current.next = node;  current = current.next;  } }   //方法:遍歷鏈表(打印輸出鏈表。方法的參數(shù)表示從節(jié)點node開始進行遍歷 public void print(Node node) {  if (node == null) {  return;  }   current = node;  while (current != null) {  System.out.println(current.data);  current = current.next;  } }  //方法:檢測單鏈表是否有環(huán) public boolean hasCycle(Node head) {   if (head == null) {  return false;  }   Node first = head;  Node second = head;   while (second != null) {  first = first.next; //first指針走一步  second = second.next.next; //second指針走兩步   if (first == second) { //一旦兩個指針相遇,說明鏈表是有環(huán)的   return true;  }  }   return false; }  class Node {  //注:此處的兩個成員變量權(quán)限不能為private,因為private的權(quán)限是僅對本類訪問。  int data; //數(shù)據(jù)域  Node next;//指針域   public Node(int data) {  this.data = data;  } }  public static void main(String[] args) {  LinkList list = new LinkList();  //向LinkList中添加數(shù)據(jù)  for (int i = 0; i < 4; i++) {  list.add(i);  }   list.add(list.head); //將頭結(jié)點添加到鏈表當(dāng)中,于是,單鏈表就有環(huán)了。備注:此時得到的這個環(huán)的結(jié)構(gòu),是下面的第8小節(jié)中圖1的那種結(jié)構(gòu)。   System.out.println(list.hasCycle(list.head)); } }

檢測單鏈表是否有環(huán)的代碼是第50行。

88行:我們將頭結(jié)點繼續(xù)往鏈表中添加,此時單鏈表就環(huán)了。最終運行效果為true。

如果刪掉了88行代碼,此時單鏈表沒有環(huán),運行效果為false。

 

9、取出有環(huán)鏈表中,環(huán)的長度:

我們平時碰到的有環(huán)鏈表是下面的這種:(圖1)

上圖中環(huán)的長度是4。

但有可能也是下面的這種:(圖2)

此時,上圖中環(huán)的長度就是3了。

那怎么求出環(huán)的長度呢?

思路:

    這里面,我們需要先利用上面的第7小節(jié)中的hasCycle方法(判斷鏈表是否有環(huán)的那個方法),這個方法的返回值是boolean型,但是現(xiàn)在要把這個方法稍做修改,讓其返回值為相遇的那個結(jié)點。然后,我們拿到這個相遇的結(jié)點就好辦了,這個結(jié)點肯定是在環(huán)里嘛,我們可以讓這個結(jié)點對應(yīng)的指針一直往下走,直到它回到原點,就可以算出環(huán)的長度了。

方法:

  

 //方法:判斷單鏈表是否有環(huán)。返回的結(jié)點是相遇的那個結(jié)點 public Node hasCycle(Node head) {   if (head == null) {  return null;  }   Node first = head;  Node second = head;  while (second != null) {  first = first.next;  second = second.next.next;   if (first == second) { //一旦兩個指針相遇,說明鏈表是有環(huán)的   return first; //將相遇的那個結(jié)點進行返回  }  }  return null; } //方法:有環(huán)鏈表中,獲取環(huán)的長度。參數(shù)node代表的是相遇的那個結(jié)點 public int getCycleLength(Node node) {   if (head == null) {  return 0;  }   Node current = node;  int length = 0;   while (current != null) {  current = current.next;  length++;  if (current == node) { //當(dāng)current結(jié)點走到原點的時候   return length;  }  }  return length; }

完整版代碼:(包含測試部分)

 

public class LinkList { public Node head; public Node current;  public int size;  //方法:向鏈表中添加數(shù)據(jù) public void add(int data) {  //判斷鏈表為空的時候  if (head == null) {//如果頭結(jié)點為空,說明這個鏈表還沒有創(chuàng)建,那就把新的結(jié)點賦給頭結(jié)點  head = new Node(data);  current = head;  } else {  //創(chuàng)建新的結(jié)點,放在當(dāng)前節(jié)點的后面(把新的結(jié)點合鏈表進行關(guān)聯(lián))  current.next = new Node(data);  //把鏈表的當(dāng)前索引向后移動一位  current = current.next; //此步操作完成之后,current結(jié)點指向新添加的那個結(jié)點  } }   //方法重載:向鏈表中添加結(jié)點 public void add(Node node) {  if (node == null) {  return;  }  if (head == null) {  head = node;  current = head;  } else {  current.next = node;  current = current.next;  } }   //方法:遍歷鏈表(打印輸出鏈表。方法的參數(shù)表示從節(jié)點node開始進行遍歷 public void print(Node node) {  if (node == null) {  return;  }   current = node;  while (current != null) {  System.out.println(current.data);  current = current.next;  } }  //方法:判斷單鏈表是否有環(huán)。返回的結(jié)點是相遇的那個結(jié)點 public Node hasCycle(Node head) {   if (head == null) {  return null;  }   Node first = head;  Node second = head;   while (second != null) {  first = first.next;  second = second.next.next;   if (first == second) { //一旦兩個指針相遇,說明鏈表是有環(huán)的   return first; //將相遇的那個結(jié)點進行返回  }  }   return null; }  //方法:有環(huán)鏈表中,獲取環(huán)的長度。參數(shù)node代表的是相遇的那個結(jié)點 public int getCycleLength(Node node) {   if (head == null) {  return 0;  }   Node current = node;  int length = 0;   while (current != null) {  current = current.next;  length++;  if (current == node) { //當(dāng)current結(jié)點走到原點的時候   return length;  }  }   return length; }  class Node {  //注:此處的兩個成員變量權(quán)限不能為private,因為private的權(quán)限是僅對本類訪問。  int data; //數(shù)據(jù)域  Node next;//指針域   public Node(int data) {  this.data = data;  } }   public static void main(String[] args) {  LinkList list1 = new LinkList();   Node second = null; //把第二個結(jié)點記下來   //向LinkList中添加數(shù)據(jù)  for (int i = 0; i < 4; i++) {  list1.add(i);  if (i == 1) {   second = list1.current; //把第二個結(jié)點記下來  }  }   list1.add(second); //將尾結(jié)點指向鏈表的第二個結(jié)點,于是單鏈表就有環(huán)了,備注:此時得到的環(huán)的結(jié)構(gòu),是本節(jié)中圖2的那種結(jié)構(gòu)  Node current = list1.hasCycle(list1.head); //獲取相遇的那個結(jié)點   System.out.println("環(huán)的長度為" + list1.getCycleLength(current)); }  }

 運行效果:

如果將上面的104至122行的測試代碼改成下面這樣的:(即:將圖2中的結(jié)構(gòu)改成圖1中的結(jié)構(gòu))

 public static void main(String[] args) {   LinkList list1 = new LinkList();   //向LinkList中添加數(shù)據(jù)   for (int i = 0; i < 4; i++) {    list1.add(i);   }    list1.add(list1.head); //將頭結(jié)點添加到鏈表當(dāng)中(將尾結(jié)點指向頭結(jié)點),于是,單鏈表就有環(huán)了。備注:此時得到的這個環(huán)的結(jié)構(gòu),是本節(jié)中圖1的那種結(jié)構(gòu)。    Node current = list1.hasCycle(list1.head);   System.out.println("環(huán)的長度為" + list1.getCycleLength(current));  }

運行結(jié)果:

如果把上面的代碼中的第8行刪掉,那么這個鏈表就沒有環(huán)了,于是運行的結(jié)果為0。

 

10、單鏈表中,取出環(huán)的起始點:

我們平時碰到的有環(huán)鏈表是下面的這種:(圖1)

上圖中環(huán)的起始點1。

但有可能也是下面的這種:(圖2)

此時,上圖中環(huán)的起始點是2。

方法1:

這里我們需要利用到上面第8小節(jié)的取出環(huán)的長度的方法getCycleLength,用這個方法來獲取環(huán)的長度length。拿到環(huán)的長度length之后,需要用到兩個指針變量first和second,先讓second指針走length步;然后讓first指針和second指針同時各走一步,當(dāng)兩個指針相遇時,相遇時的結(jié)點就是環(huán)的起始點。

注:為了找到環(huán)的起始點,我們需要先獲取環(huán)的長度,而為了獲取環(huán)的長度,我們需要先判斷是否有環(huán)。所以這里面其實是用到了三個方法。

代碼實現(xiàn):

方法1的核心代碼:

 //方法:獲取環(huán)的起始點。參數(shù)length表示環(huán)的長度 public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) {  if (head == null) {    return null;  }    Node first = head;   Node second = head;   //先讓second指針走length步  for (int i = 0; i < cycleLength; i++) {    second = second.next;   }    //然后讓first指針和second指針同時各走一步   while (first != null && second != null) {    first = first.next;    second = second.next;   if (first == second) { //如果兩個指針相遇了,說明這個結(jié)點就是環(huán)的起始點     return first;    }   }    return null;  }

完整版代碼:(含測試部分)

 public class LinkList {  public Node head;  public Node current;   public int size;   //方法:向鏈表中添加數(shù)據(jù)  public void add(int data) {   //判斷鏈表為空的時候   if (head == null) {//如果頭結(jié)點為空,說明這個鏈表還沒有創(chuàng)建,那就把新的結(jié)點賦給頭結(jié)點    head = new Node(data);    current = head;   } else {    //創(chuàng)建新的結(jié)點,放在當(dāng)前節(jié)點的后面(把新的結(jié)點合鏈表進行關(guān)聯(lián))    current.next = new Node(data);    //把鏈表的當(dāng)前索引向后移動一位    current = current.next; //此步操作完成之后,current結(jié)點指向新添加的那個結(jié)點   }  }    //方法重載:向鏈表中添加結(jié)點  public void add(Node node) {   if (node == null) {    return;   }   if (head == null) {    head = node;    current = head;   } else {    current.next = node;    current = current.next;   }  }    //方法:遍歷鏈表(打印輸出鏈表。方法的參數(shù)表示從節(jié)點node開始進行遍歷  public void print(Node node) {   if (node == null) {    return;   }    current = node;   while (current != null) {    System.out.println(current.data);    current = current.next;   }  }    //方法:判斷單鏈表是否有環(huán)。返回的結(jié)點是相遇的那個結(jié)點  public Node hasCycle(Node head) {    if (head == null) {    return null;   }    Node first = head;   Node second = head;    while (second != null) {    first = first.next;    second = second.next.next;     if (first == second) { //一旦兩個指針相遇,說明鏈表是有環(huán)的     return first; //將相遇的那個結(jié)點進行返回    }   }    return null;  }  //方法:有環(huán)鏈表中,獲取環(huán)的長度。參數(shù)node代表的是相遇的那個結(jié)點  public int getCycleLength(Node node) {    if (head == null) {    return 0;   }    Node current = node;   int length = 0;    while (current != null) {    current = current.next;    length++;    if (current == node) { //當(dāng)current結(jié)點走到原點的時候     return length;    }   }    return length;  }   //方法:獲取環(huán)的起始點。參數(shù)length表示環(huán)的長度  public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) {    if (head == null) {    return null;   }    Node first = head;   Node second = head;   //先讓second指針走length步   for (int i = 0; i < cycleLength; i++) {    second = second.next;   }    //然后讓first指針和second指針同時各走一步   while (first != null && second != null) {    first = first.next;    second = second.next;     if (first == second) { //如果兩個指針相遇了,說明這個結(jié)點就是環(huán)的起始點     return first;   }  }    return null;  }   class Node {  //注:此處的兩個成員變量權(quán)限不能為private,因為private的權(quán)限是僅對本類訪問。   int data; //數(shù)據(jù)域   Node next;//指針域    public Node(int data) {    this.data = data;   }  }    public static void main(String[] args) {   LinkList list1 = new LinkList();    Node second = null; //把第二個結(jié)點記下來    //向LinkList中添加數(shù)據(jù)   for (int i = 0; i < 4; i++) {    list1.add(i);    if (i == 1) {    second = list1.current; //把第二個結(jié)點記下來   }  }   list1.add(second); //將尾結(jié)點指向鏈表的第二個結(jié)點,于是單鏈表就有環(huán)了,備注:此時得到的環(huán)的結(jié)構(gòu),是本節(jié)中圖2的那種結(jié)構(gòu)   Node current = list1.hasCycle(list1.head); //獲取相遇的那個結(jié)點   int length = list1.getCycleLength(current); //獲取環(huán)的長度  System.out.println("環(huán)的起始點是" + list1.getCycleStart(list1.head, length).data);  }  }

 

11、判斷兩個單鏈表相交的第一個交點:

  《編程之美》P193,5.3,面試題37就有這道題。

  面試時,很多人碰到這道題的第一反應(yīng)是:在第一個鏈表上順序遍歷每個結(jié)點,每遍歷到一個結(jié)點的時候,在第二個鏈表上順序遍歷每個結(jié)點。如果在第二個鏈表上有一個結(jié)點和第一個鏈表上的結(jié)點一樣,說明兩個鏈表在這個結(jié)點上重合。顯然該方法的時間復(fù)雜度為O(len1 * len2)。

方法1:采用棧的思路

    我們可以看出兩個有公共結(jié)點而部分重合的鏈表,拓撲形狀看起來像一個Y,而不可能是X型。 如下圖所示:  

如上圖所示,如果單鏈表有公共結(jié)點,那么最后一個結(jié)點(結(jié)點7)一定是一樣的,而且是從中間的某一個結(jié)點(結(jié)點6)開始,后續(xù)的結(jié)點都是一樣的。

現(xiàn)在的問題是,在單鏈表中,我們只能從頭結(jié)點開始順序遍歷,最后才能到達尾結(jié)點。最后到達的尾節(jié)點卻要先被比較,這聽起來是不是像“先進后出”?于是我們就能想到利用棧的特點來解決這個問題:分別把兩個鏈表的結(jié)點放入兩個棧中,這樣兩個鏈表的尾結(jié)點就位于兩個棧的棧頂,接下來比較下一個棧頂,直到找到最后一個相同的結(jié)點。

這種思路中,我們需要利用兩個輔助棧,空間復(fù)雜度是O(len1+len2),時間復(fù)雜度是O(len1+len2)。和一開始的蠻力法相比,時間效率得到了提高,相當(dāng)于是利用空間消耗換取時間效率。

那么,有沒有更好的方法呢?接下來要講。

 

方法2:判斷兩個鏈表相交的第一個結(jié)點:用到快慢指針,推薦(更優(yōu)解)

我們在上面的方法2中,之所以用到棧,是因為我們想同時遍歷到達兩個鏈表的尾結(jié)點。其實為解決這個問題我們還有一個更簡單的辦法:首先遍歷兩個鏈表得到它們的長度。在第二次遍歷的時候,在較長的鏈表上走 |len1-len2| 步,接著再同時在兩個鏈表上遍歷,找到的第一個相同的結(jié)點就是它們的第一個交點。

這種思路的時間復(fù)雜度也是O(len1+len2),但是我們不再需要輔助棧,因此提高了空間效率。當(dāng)面試官肯定了我們的最后一種思路的時候,就可以動手寫代碼了。

核心代碼:

  //方法:求兩個單鏈表相交的第一個交點  public Node getFirstCommonNode(Node head1, Node head2) {   if (head1 == null || head == null) {    return null;   }    int length1 = getLength(head1);   int length2 = getLength(head2);   int lengthDif = 0; //兩個鏈表長度的差值   Node longHead;   Node shortHead;    //找出較長的那個鏈表   if (length1 > length2) {    longHead = head1;    shortHead = head2;    lengthDif = length1 - length2;   } else {    longHead = head2;    shortHead = head1;    lengthDif = length2 - length1;   }    //將較長的那個鏈表的指針向前走length個距離   for (int i = 0; i < lengthDif; i++) {    longHead = longHead.next;   }    //將兩個鏈表的指針同時向前移動   while (longHead != null && shortHead != null) {    if (longHead == shortHead) { //第一個相同的結(jié)點就是相交的第一個結(jié)點     return longHead;    }    longHead = longHead.next;    shortHead = shortHead.next;   }    return null;  }    //方法:獲取單鏈表的長度  public int getLength(Node head) {   if (head == null) {    return 0;   }    int length = 0;  Node current = head;   while (current != null) {     length++;    current = current.next;   }    return length;

以上就是有關(guān)java鏈表的經(jīng)典面試題目,希望可以幫助大家順利通過面試。

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