前言

链表问题因为涉及指针，出现错误时通常为段错误（由于访问越界引起的错误）如果没有外用编译器或者GDB是很难debug的，由于野指针，悬浮指针等问题，导致在C/C++中尤其难以debug。而如果对于链表操作不熟练，如节点连接，节点删除那就更难以处理出错。

链表基本操作

以单链表为例

链表创建

链表创建有头插法和尾插法两种方法，题做多了，就能根据不同的情境使用不同的方法。
下述操作基于此结构体节点：

struct ListNode {int val;struct ListNode *next;ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};

头插法

/* head开始有n个节点** 头插法 每新建一个节点都接到头节点head之后* 连接的方法为 把头节点head之后的节点接到新节点后面即 node->next=head->next;*             把新节点接到头节点head之后即 head->next=node;
*/
ListNode *headInsert(int n)
{ListNode *head=new ListNode(1);for(int i=2;i<=n;++i){ListNode *node=new ListNode(i);node->next=head->next;head->next=node;}return head;
}

尾插法

/*head开始有n个节点** 尾插法 每新建一个节点都接到尾部tail之后* 连接的方法为 把新节点接到尾部tail即 tail->next=node;*            修改尾部tail为新节点node即 tail=node;*/
ListNode *tailInsert(int n)
{ListNode *head=new ListNode(1);ListNode *tail=head;for(int i=2;i<=n;++i){ListNode *node=new ListNode(i);tail->next=node;tail=node;}return head;
}

节点遍历

/*传入一个头节点执行遍历* cur为遍历时的当前节点* 访问完一个节点就指针cur后移即 cur=cur->next;* 边界条件为尾节点为空 跳出*/
void travel(ListNode *head){ListNode *cur =head;while(cur){cout<<cur->val<<" ";cur=cur->next;}cout<<endl;
}

节点删除

/*传入一个头节点和要删除的节点序号* 遍历找到该节点位置* 删除方法为：找到待删除节点的前驱，接上其后继节点* 假设删除节点为 3 则找到2接上4。** 特别的 n<=0的的情况应该排除*       超出链表范围的也应该排除*       头节点没有前驱，只需 head=head->next;*/
ListNode* del(ListNode *head , int n){if(n<=0) return head;ListNode *cur=head;if(n==1){head=head->next;delete cur;}else {for (int i=2;i<=n-1&&cur;++i) {cur=cur->next;}if(!cur||!cur->next)return head;//超出链表长度ListNode *p=cur->next;cur->next=cur->next->next;delete p;}return head;
}

双指针法

这个方法是以快慢指针的方法，达到定序的作用。如：

链表中的倒数k个结点

原题地址

解题思路

让快指针提前走k步，慢指针才开始走。

解题代码

class Solution {public:ListNode* FindKthToTail(ListNode* pListHead, unsigned int k) {ListNode *front=pListHead,*back=pListHead;unsigned i;for(i=0;i<k&&front;++i){front=front->next;}if(i<k)return nullptr;while(front){front=front->next;back=back->next;}return back;}
};

分割法

类快排的分割法，对链表进行分割，序列重排。

链表分割

原题地址

解题思路

新起两个指针，分别连接 <x 和 >=x 的两条链表，最后把大链表接在小链表后面。

特别要注意的是：由于采用在原链表的节点，通过调整其连接序列来新建两个链表，不需要额外空间开销，但需要注意bigHead的尾部可能连接着 <x 的节点所以需要将其置空否则将导致链表成环。

解题代码

//这里没有先建头节点，采用尾插法创建链表
//需要先判断头节点是否建立
//且需要注意边界条件 如：没有 <x或者没有 >=x 的节点
class Partition {public:ListNode* partition(ListNode* pHead, int x) {// write code hereListNode *smallHead=nullptr,*bigHead=nullptr;ListNode *p=pHead,*smallp=nullptr,*bigp=nullptr;while(p){if(p->val<x){if(!smallHead){smallHead=p;smallp=smallHead;}else {smallp->next=p;smallp=smallp->next;}}else {if(!bigHead){bigHead=p;bigp=bigHead;}else{bigp->next=p;bigp=bigp->next;}}p=p->next;}if(bigp)bigp->next=nullptr;if(smallp)smallp->next=bigHead;return smallHead?smallHead:bigHead ;}
};

遍历与创建链表结合

链式A+B

解题思路

1） 首先需要遍历A,B两个链表获得两个值，可采用遍历累加，每一位乘上数位权重
2） 将其和值sum转换为链表。循环（对10）取余、求商，获得每一位的值。
每次获得的值都是sum的低位，且题目要求数位反向存储。那么采用头插法即可。

解题代码

class Plus {public:ListNode* plusAB(ListNode* a, ListNode* b) {// write code hereint A=0,B=0;int n=0;while(a){A+=a->val*pow(10,n);++n;a=a->next;}n=0;while(b){B+=b->val*pow(10,n);++n;b=b->next;}int sum=A+B;ListNode *res=new ListNode(-1);ListNode *p=res;while(sum){ListNode *node=new ListNode(sum%10);p->next=node;p=node;sum/=10;}return res->next;}
};

链表翻转 双指针结合

以链表翻转结合双指针来解决经典问题： 回文链表

回文链表

原题地址

解题思路

如果不看进阶要求，那么只需要用一个栈，来存储数据再比较即可或者转换为回文数组。

进阶：
如何判断回文链表：
找到中间结点：快慢指针，快指针速度为慢指针速度的一半。
翻转其中一半链表，则得到两段一样的链表，遍历判断即可

解题代码

1、简单模拟下链表长度为单数或者双数的情况。
得知以head为起点，如果为双数，快指针最后为空，慢指针位于中点的next。
如果为单数，快指针位于尾节点，慢指针位于中点。
2、翻转链表需要：当前节点的上一个即pre,而继续往遍历则不能丢掉当前节点的尾巴。
即以pre节点迭代记住前一个节点，同时需要个临时节点记住当前节点的尾巴，以便后移。
3、最后得到pre节点为前半部分翻转链表头，slow为后半链表头

class Solution {public:bool isPalindrome(ListNode* head) {ListNode *fast,*slow;fast=slow=head;ListNode *pre=nullptr;//快慢指针遍历，同时翻转前半部分while(fast&&fast->next){fast=fast->next->next;ListNode *temp=slow->next;slow->next=pre;pre=slow;slow=temp;}//如果为单数的情况，需要后移一位if(fast) slow=slow->next;//开始判断两段链表是否一致。while(slow&&pre){if(slow->val!=pre->val)return false;else slow=slow->next,pre=pre->next;}return (!slow||!pre)?true:false;}
};

转换路径问题

链表可以看成一条路径，在某些链表问题如：链表相交、链表成环等等 ，我们可以把链表看成路径，问题则可以变成简单的数学问题如：追及问题。

链表相交

原题地址

解题思路

1、如果通过暴力法写两个循环，比较A链的每个节点与B链的每个节点，那么复杂度将是O(n2)。

换个思路

2、如果把链表看成路径，在假设有两人在路径上竞走，但两人起始地点不一定相同，求其相遇的地点。这个问题怎么解？
评论区有个特别浪漫的说法：我变成你，走过你的路；你变成我，走过我的路，最后我们相遇。即：让先各自遍历链表，到达一方结尾，走另一方的路，最后路程相等：A+B=B+A
只要让两个点遍历链表，判断条件为节点指针是否相等，如果达到一方末端则走另一方的路。

解题代码

class Solution {public:ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {ListNode *A=headA, *B=headB;while(A!=B){A!=NULL?A=A->next:A=headB; B!=NULL?B=B->next:B=headA;}return A;}
};

链表环路检测

原题地址

解题思路

要求：原题需要我们找到环路的入口，如果没有环则返回nullptr。

设环路起点距离head为X，环一圈为Y长。如果求链表的中点我们可以用快慢指针，快指针为慢指针的两倍步长。
1、这里我们如果用快慢指针，如果存在环，他们必在环上相遇。设相遇点距离入口为k，此时快指针已在环上走了n圈：存在关系2(x+k)=x+k+nY画简得X+k=nY
得X=(n-1)Y+Y-k这里Y-k也是相遇点和入口的距离。
2、那么答案已经呼之欲出了；让快指针回到head按照慢指针的速度走，下次相遇的节点就是环的入口。
3、如果无环节点，快慢指针将在空指针相遇。

解题代码

class Solution {public:ListNode *detectCycle(ListNode *head) {if(!head||!head->next)return nullptr;ListNode *fast,*slow;fast=slow=head;while(fast&&fast->next){fast=fast->next->next;slow=slow->next;if(fast==slow) break;}if(fast!=slow)return nullptr;//无环fast=head;while(fast!=slow){fast=fast->next;slow=slow->next;}return fast;}
};

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