20230422 | 24. 两两交换链表中的节点、19.删除链表的倒数第N个节点、面试题 02.07. 链表相交、142. 环形链表 II

1、24. 两两交换链表中的节点

在这里插入图片描述
初始时，cur指向虚拟头结点，然后进行如下三步：

操作之后，链表如下：

在这里插入图片描述

看这个可能就更直观一些了：
在这里插入图片描述

/*** Definition for singly-linked list.* public class ListNode {*     int val;*     ListNode next;*     ListNode() {}*     ListNode(int val) { this.val = val; }*     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }* }*/
class Solution {public ListNode swapPairs(ListNode head) {//设置一个虚拟头节点ListNode dump = new ListNode(-1);//将虚拟头节点指向head,这样方便后面做删除操作dump.next = head;ListNode cur = dump; //当前节点ListNode firstNode ; //临时节点，保存两个节点之间的第一个节点ListNode secondNode;//临时节点，保存两个节点之间的第二个节点while(cur.next!=null && cur.next.next!=null){//确保有三个节点才进行ListNode temp = cur.next.next.next;//临时节点，保存两个节点后面的节点,即第三个节点firstNode = cur.next;secondNode = cur.next.next;cur.next = secondNode; //步骤一secondNode.next = firstNode;//步骤二firstNode.next = temp;//步骤三cur = firstNode; //cur移动，准备下一轮交换}return dump.next; //除去头节点的后一个节点为开始节点}
}

2、19.删除链表的倒数第N个节点

在这里插入图片描述

双指针的经典应用，如果要删除倒数第n个节点，让fast移动n步，然后让fast和slow同时移动，直到fast指向链表末尾。删掉slow所指向的节点就可以了。
这里我使用虚拟头结点，这样方便处理删除实际头结点的逻辑，

/*** Definition for singly-linked list.* public class ListNode {*     int val;*     ListNode next;*     ListNode() {}*     ListNode(int val) { this.val = val; }*     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }* }*/
class Solution {public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {if(head==null) return head;ListNode dump = new ListNode(-1);dump.next = head;//定义快慢指针ListNode fastNode = dump;ListNode slowNode = dump;//使用快慢指针 快的先走n步for(int i =0;i<n;i++){fastNode = fastNode.next;}//然后快慢指针一起走，快指针到尾部时，慢指针刚好指向要删除节点的前一个while(fastNode.next!=null){fastNode = fastNode.next;slowNode = slowNode.next;}//slowNode指向要删除节点的前一个slowNode.next = slowNode.next.next;//返回return dump.next;}
}

3、面试题 02.07. 链表相交

在这里插入图片描述

/*** Definition for singly-linked list.* public class ListNode {*     int val;*     ListNode next;*     ListNode(int x) {*         val = x;*         next = null;*     }* }*/
public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {if(headA==null || headB==null) return null;//思路：先确定headA和headB的长度，求他们的差值，长的先走，然后再一起走，遇到相同的直接返回int lenA =0;int lenB =0;ListNode curA = headA;ListNode curB = headB;while(curA!=null){lenA++;curA = curA.next;}while(curB!=null){lenB++;curB = curB.next;}int len = 0;curA = headA; //再次指向头节点curB = headB; //再次指向头节点if(lenA>lenB){len = lenA-lenB;//长的先走for(int i=0;i<len;i++){curA=curA.next;}//再一起走，遇到相同的直接返回while(curA!=null){if(curA == curB){return curA;}curA = curA.next;curB = curB.next;}}else{len = lenB-lenA;//长的先走for(int i=0;i<len;i++){curB=curB.next;}//再一起走，遇到相同的直接返回while(curA!=null){if(curA == curB){return curA;}curA = curA.next;curB = curB.next;}}return null;}
}

备注记录一下错误

if(headA==null ) return headB; 错误原因：是找公共交点，我返回的什么？？，应该返回 if(headA==null ) return null；

//再一起走，遇到相同的直接返回
while(curA.next!=null){}与 while(curA!=null){}的区别
while(curA.next!=null){}比 while(curA!=null){}少判断一次

4、142. 环形链表 II

判断链表是否有环

可以使用快慢指针法，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。

为什么fast 走两个节点，slow走一个节点，有环的话，一定会在环内相遇呢，而不是永远的错开呢
首先第一点：fast指针一定先进入环中，如果fast指针和slow指针相遇的话，一定是在环中相遇，这是毋庸置疑的。
那么来看一下，为什么fast指针和slow指针一定会相遇呢？
可以画一个环，然后让 fast指针在任意一个节点开始追赶slow指针。
会发现最终都是这种情况，如下图：
fast和slow各自再走一步， fast和slow就相遇了
这是因为fast是走两步，slow是走一步，其实相对于slow来说，fast是一个节点一个节点的靠近slow的，所以fast一定可以和slow重合。

如果有环，如何找到这个环的入口

此时已经可以判断链表是否有环了，那么接下来要找这个环的入口了。
假设从头结点到环形入口节点的节点数为x。环形入口节点到 fast指针与slow指针相遇节点节点数为y。从相遇节点再到环形入口节点节点数为 z。如图所示：
那么相遇时： slow指针走过的节点数为: x + y， fast指针走过的节点数：x + y + n (y + z)，n为fast指针在环内走了n圈才遇到slow指针，（y+z）为一圈内节点的个数A。
因为fast指针是一步走两个节点，slow指针一步走一个节点，所以 fast指针走过的节点数 = slow指针走过的节点数 * 2：
(x + y) * 2 = x + y + n (y + z)
两边消掉一个（x+y）: x + y = n (y + z)
因为要找环形的入口，那么要求的是x，因为x表示头结点到环形入口节点的的距离。
所以要求x ，将x单独放在左面：x = n (y + z) - y ,
再从n(y+z)中提出一个（y+z）来，整理公式之后为如下公式：x = (n - 1) (y + z) + z 注意这里n一定是大于等于1的，因为 fast指针至少要多走一圈才能相遇slow指针。
这个公式说明什么呢？
先拿n为1的情况来举例，意味着fast指针在环形里转了一圈之后，就遇到了 slow指针了。
当 n为1的时候，公式就化解为 x = z，
这就意味着，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。
也就是在相遇节点处，定义一个指针index1，在头结点处定一个指针index2。
让index1和index2同时移动，每次移动一个节点，那么他们相遇的地方就是环形入口的节点。
那么 n如果大于1是什么情况呢，就是fast指针在环形转n圈之后才遇到 slow指针。
其实这种情况和n为1的时候效果是一样的，一样可以通过这个方法找到环形的入口节点，只不过，index1 指针在环里多转了(n-1)圈，然后再遇到index2，相遇点依然是环形的入口节点。

/*** Definition for singly-linked list.* class ListNode {*     int val;*     ListNode next;*     ListNode(int x) {*         val = x;*         next = null;*     }* }*/
public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {ListNode slow = head;ListNode fast = head;//快指针每次走两步，满指针每次走一步while(fast!=null && fast.next!=null){slow = slow.next;fast = fast.next.next;if(slow == fast){//有环ListNode index1 = fast;ListNode index2 = head;//两个指针，从头节点和相遇节点，各走一步，直至相遇，相遇点即为环入口while(index1!=index2){index1 = index1.next;index2 = index2.next;}return index1;}}return null;}
}