leetcode—13.链表基本操作类题目python解答

文章目录

引言
1.删除链表中的节点
- 203. 移除链表元素
- 237. 删除链表中的节点
2.分隔链表
- 86. 分隔链表
3.交换链表
- 24. 两两交换链表中的节点
4.旋转链表
- 61. 旋转链表
- 143. 重排链表

引言

链表基本操作类题目分为以下几种

删除链表中的节点
分隔链表
交换链表
旋转链表
链表排序—这一部分内容在排序部分汇总

1.删除链表中的节点

203. 移除链表元素

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回新的头节点。

示例：

输入：head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出：[1,2,3,4,5]

思路1：一个指针

如果只用一个指针遍历链表，我们会发现，当我们遍历到一个节点cur.val == val时，其实就无法删除这个节点了。所以如果想要删除某个节点，就必须找到这个节点的前一个节点cur.next.val == val，把前一个节点的指针改变，即指向下下一个。这样即可完成原地移除链表元素。

class ListNode:def __init__(self, val=0, next=None):self.val = valself.next = nextclass Solution:def removeElements(self, head: ListNode, val: int) -> ListNode:# 初始化一个虚拟头结点dummy_head = ListNode(0)# 虚拟头结点指向头结点dummy_head.next = headcur = dummy_headwhile cur.next != None:# 如果值相等，则将下一个节点跳过if cur.next.val == val:cur.next = cur.next.nextelse:# 值不等，则移动指针cur = cur.next# 循环结束时，cur指向最后一个节点return dummy_head.next

思路2：二个指针

cur指针用于判断当前元素与val的关系，pre指针指向这个节点的前一个节点。
思路1与思路2本质上是一样的

# Definition for singly-linked list.
class ListNode:def __init__(self, val=0, next=None):self.val = valself.next = nextclass Solution:def removeElements(self, head: ListNode, val: int) -> ListNode:dummy = ListNode(0)dummy.next = headpre,curr = dummy,headwhile curr:if curr.val == val:pre.next = curr.nextelse:pre = currcurr = curr.nextreturn dummy.next

237. 删除链表中的节点

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。传入函数的唯一参数为要被删除的节点。

示例：

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.

思路：

我们之前的思路是得到要删除节点的上一个节点，然后将要删除节点的上一个节点指向要删除节点的下一个节点。但是在本题内，我们没有遍历链表，我们只得到了要被删除的节点，它的上一个节点是无法获取的。那么我们就要找一个可以得知上一个节点的节点，将它变成要删除的节点。原理如下面三张图

class ListNode:def __init__(self, x):self.val = xself.next = Noneclass Solution:def deleteNode(self, node):""":type node: ListNode:rtype: void Do not return anything, modify node in-place instead."""# 改为下一节点的值node.val = node.next.val# 改为下一节点的next指针node.next = node.next.next

这道题目代码简单，但思路巧妙

由于这道题目只输入了需要删除的节点node，因此无法获取删除节点node的前一个节点pre，从而也就无法将前一个节点pre指向删除节点的下一个节点next;既然无法通过修改指针完成，那么肯定要修改链表节点的值了，所以只要将删除节点node的值和指针都改为下一个节点next的值和指针即可。

2.分隔链表

86. 分隔链表

给你一个链表的头节点 head 和一个特定值 x ，请你对链表进行分隔，使得所有小于 x 的节点都出现在大于或等于 x 的节点之前。
你应当保留两个分区中每个节点的初始相对位置。

示例：

输入：head = [1,4,3,2,5,2], x = 3
输出：[1,2,2,4,3,5]

思路：

创建两个链表，一个链表保存小于x的数，另一个链表保存大于等于x的数，最后将两个链表进行拼接

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = nextclass Solution:def partition(self, head: ListNode, x: int) -> ListNode:cur = head# 创建两个链表l1 = ListNode(0)l2 = ListNode(0)head1 = l1head2 = l2while cur:if cur.val < x:l1.next = ListNode(cur.val)l1 = l1.nextelse:l2.next = ListNode(cur.val)l2 = l2.nextcur = cur.next# 将两个链表进行拼接l1.next = head2.nextreturn head1.next

3.交换链表

24. 两两交换链表中的节点

给定一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后的链表。
说明：
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换

示例：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

思路：

首先建立一个dummy为头节点，它的next 指向head。为了保证节点不丢失，我一共设置了pre、a、b三个指针，然后更新指针,完成交换。这里迭代的终止条件是 pre.next为空或 pre.next.next节点为空(说明后面的节点不到两个,无需交换)

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode:# 创建头节点dummy = ListNode(0)dummy.next = head# 三个指针pre、a、bpre = dummya = dummyb = dummy# 因为是两两交换，当后面元素个数小于等于1时，循环结束while pre.next != None and pre.next.next != None:a = pre.nextb = pre.next.next# 两两交换pre.next = ba.next = b.nextb.next = apre = pre.next.nextreturn dummy.next

4.旋转链表

61. 旋转链表

给你一个链表的头节点 head ，旋转链表，将链表每个节点向右移动 k 个位置

示例：

输入：head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出：[4,5,1,2,3]

思路：

首先找到旧的尾部并将其与链表头相连（cur.next = head)，整个链表闭合成环，同时计算出链表的长度n。然后找到新的尾部，第n -k %n -1个节点，新的链表头是第n -k %n个节点。最后断开环end.next = None，并返回新的链表头new_head。

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:def rotateRight(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:# 处理特殊情况if head == None:return Noneif head.next == None:return head# 循环链表，找到表尾，构造循环链表n = 1   # 统计链表中元素个数cur = headwhile cur.next != None:cur = cur.nextn += 1# 将链表尾指针指向头指针cur.next = head# 找到新的链表尾指针new = headfor _ in range(n-k%n-1):new = new.next# 找到新的链表头部节点，并将链表尾指针断开new_head = new.nextnew.next =Nonereturn new_head

143. 重排链表

给定一个单链表 L：L0→L1→…→Ln-1→Ln ，
将其重新排列后变为： L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→…
你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际的进行节点交换。

示例：

给定链表 1->2->3->4, 重新排列为 1->4->2->3.

思路：

先将链表拆分成前后两半A和B。后一半B逆转成C。再将A和C交叉合并。
例如:1->2->3->4->5拆分成:A=1->2->3，B=4->5。然后把B逆转成C=5->4。最后A和C交叉合并成D=1->5->2->4->3。
具体来说：

第一遍扫描找到中点

第二遍扫描，将后半段的指针都反向

第三遍扫描，将后半段交替插入前半段

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, val=0, next=None):
#         self.val = val
#         self.next = next
class Solution:def reorderList(self, head: ListNode) -> None:"""Do not return anything, modify head in-place instead."""if head == None or head.next == None or head.next.next == None:return head# 第一遍扫描找到中点# 利用快慢指针，快指针是慢指针速度的2倍，当快指针停下时，慢指针正好指向中点fast = headslow = headwhile fast != None and fast.next != None and fast.next.next != None:fast = fast.next.nextslow = slow.nextmid = slow# 第二遍扫描，将后半段进行翻转a = mid.nextb = mid.next.nextmid.next = Nonea.next = Nonewhile b !=None:t = b.nextb.next = aa = bb = t# 循环结束时，a指针指向头节点# 第三遍扫描，将翻转的后半段交替插入前半段b = headwhile a != None:t = a.nexta.next = b.nextb.next = ab = b.next.nexta = treturn head

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