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算法思想之链表

news 来源：原创 2025/8/13 22:57:23

欢迎拜访：雾里看山-CSDN博客
本篇主题：算法思想之链表
发布时间：2025.4.18
隶属专栏：算法

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算法介绍
- 常用技巧
例题
- 两数相加
- - 题目链接
  - 题目描述
  - 算法思路
  - 代码实现
- 两两交换链表中的节点
- - 题目链接
  - 题目描述
  - 算法思路
  - 代码实现
- 重排链表
- - 题目链接
  - 题目描述
  - 算法思路
  - 代码实现
- 合并 K 个升序链表
- - 题目链接
  - 题目描述
  - 算法思路1
  - 代码实现1
  - 算法思路2
  - 代码实现2
- K 个一组翻转链表
- - 题目链接
  - 题目描述
  - 算法思路
  - 代码实现

算法介绍

链表（Linked List）是一种基于指针或引用的动态数据结构，通过节点间的链接关系实现数据存储。其核心特点是非连续内存分配与高效增删操作，是算法设计中处理动态数据的核心工具之一。

常用技巧

画图
画图可以让我们更加直观、形象的理解具体过程。便于我们的理解
引入虚拟头结点
便于我们处理边界情况
方便我们对链表进行操作
不要吝啬空间，大胆定义变量
在进行链表操作时，多定义几个变量更有利于操作
快慢双指针
对于判环、找链表中环的入口、找链表中倒数第n个节点等问题都比较好用

例题

两数相加

题目链接

2. 两数相加

题目描述

给你两个非空的链表，表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照逆序的方式存储的，并且每个节点只能存储一位数字。

请你将两个数相加，并以相同形式返回一个表示和的链表。

你可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。

示例 1：

输入：l1 = [2,4,3], l2 = [5,6,4]
输出：[7,0,8]
解释：342 + 465 = 807.

示例 2：

输入：l1 = [0], l2 = [0]
输出：[0]

示例 3：

输入：l1 = [9,9,9,9,9,9,9], l2 = [9,9,9,9]
输出：[8,9,9,9,0,0,0,1]

提示：

每个链表中的节点数在范围 [1, 100] 内
0 <= Node.val <= 9
题目数据保证列表表示的数字不含前导零

算法思路

两个链表都是逆序存储数字的，即两个链表的个位数、十位数等都已经对应，可以直接相加。

在相加过程中，我们要注意是否产生进位，产生进位时需要将进位和链表数字一同相加。如果产生进位的位置在链表尾部，即答案位数比原链表位数长一位，还需要再 new 一个结点储存最高位。

代码实现

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}*     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}*     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode* addTwoNumbers(ListNode* l1, ListNode* l2) {ListNode* cur1 = l1, *cur2 = l2;ListNode* newhead = new ListNode(0);ListNode* cur = newhead;int num = 0;while(cur1 != nullptr || cur2 != nullptr || num!= 0){if(cur1 != nullptr){num+=cur1->val;cur1 = cur1->next;}if(cur2 != nullptr){num+=cur2->val;cur2 = cur2->next;}                ListNode* tmp = new ListNode(num%10);num/=10;cur->next = tmp;cur = tmp;}cur =  newhead->next;delete newhead;return cur;}
};

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两两交换链表中的节点

题目链接

24. 两两交换链表中的节点

题目描述

给你一个链表，两两交换其中相邻的节点，并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题（即，只能进行节点交换）。

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[2,1,4,3]

示例 2：

输入：head = []
输出：[]

示例 3：

输入：head = [1]
输出：[1]
提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100

算法思路

认真画图，进行模拟即可

代码实现

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}*     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}*     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode* swapPairs(ListNode* head) {if(head == nullptr || head->next == nullptr)return head;ListNode* newhead = new ListNode(0);newhead->next  = head;ListNode *prev = newhead, *cur = head, *next = head->next, *nnext = next->next;while(cur!=nullptr && next!=nullptr){prev->next = next;next->next = cur;cur->next = nnext;prev = cur;cur = nnext;if(cur)next = cur->next;if(next)nnext = next->next;  }prev = newhead->next;delete newhead;return prev;}
};

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重排链表

题目链接

143. 重排链表

题目描述

给定一个单链表 L 的头节点 head ，单链表 L 表示为：

L0 → L1 → … → Ln - 1 → Ln

请将其重新排列后变为：

L0 → Ln → L1 → Ln - 1 → L2 → Ln - 2 → …

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 1：

输入：head = [1,2,3,4]
输出：[1,4,2,3]

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[1,5,2,4,3]

提示：

链表的长度范围为 [1, 5 * 104]
1 <= node.val <= 1000

算法思路

画图画图画图，重要的事情说三遍~

找中间节点；
中间部分往后的逆序；
合并两个链表

代码实现

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}*     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}*     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}* };*/
class Solution {
public:void reorderList(ListNode* head) {if(head == nullptr || head->next ==nullptr || head->next->next == nullptr)  return ;// 1. 找到中间节点ListNode *slow = head,*fast = head;while(fast && fast->next){slow = slow->next;fast=fast->next->next;}// 2. 逆序后半部分ListNode* head2 = new ListNode(0);ListNode *cur = slow->next;slow->next = nullptr;//断开两个链表while(cur){ListNode* next = cur->next;cur->next = head2->next;head2->next=cur;cur = next;}// 3. 合并ListNode *ret = new ListNode(0);ListNode* prev = ret;ListNode *cur1 = head, *cur2 = head2->next;while(cur1){prev->next = cur1;cur1 = cur1->next;prev = prev->next;if(cur2){prev->next = cur2;prev = prev->next;cur2 = cur2->next;}    }delete head2;delete ret;}
};

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合并 K 个升序链表

题目链接

23. 合并 K 个升序链表

题目描述

给你一个链表数组，每个链表都已经按升序排列。

请你将所有链表合并到一个升序链表中，返回合并后的链表。

示例 1：

输入：lists = [[1,4,5],[1,3,4],[2,6]]
输出：[1,1,2,3,4,4,5,6]
解释：链表数组如下：
[
1->4->5,
1->3->4,
2->6
]
将它们合并到一个有序链表中得到。
1->1->2->3->4->4->5->6

示例 2：

输入：lists = []
输出：[]

示例 3：

输入：lists = [[]]
输出：[]

提示：

k == lists.length
0 <= k <= 10^4
0 <= lists[i].length <= 500
-10^4 <= lists[i][j] <= 10^4
lists[i] 按升序排列
lists[i].length 的总和不超过 10^4

算法思路1

合并两个有序链表是比较简单且做过的，就是用双指针依次比较链表 1 、链表 2 未排序的最小元素，选择更小的那一个加入有序的答案链表中。

合并 K 个升序链表时，我们依旧可以选择 K 个链表中，头结点值最小的那一个。那么如何快速的得到头结点最小的是哪一个呢？用堆这个数据结构就好啦~

我们可以把所有的头结点放进一个小根堆中，这样就能快速的找到每次 K 个链表中，最小的元素是哪个。

代码实现1

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}*     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}*     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}* };*/
class Solution {struct cmp{bool operator()(ListNode* l1, ListNode*l2){return l1->val > l2->val;}};
public:ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {priority_queue<ListNode*, vector<ListNode*>, cmp> heap;ListNode *newhead = new ListNode(0);ListNode* cur = newhead;for(auto &iter : lists){if(iter)heap.push(iter);}// 合并k个有序链表while(!heap.empty()){ListNode* tmp = heap.top();cur->next = tmp;heap.pop();cur = tmp;if(tmp->next)heap.push(tmp->next);}cur = newhead->next;delete newhead;return cur;}
};

算法思路2

利用递归和链表合并

特判，如果题目给出空链表，无需合并，直接返回；
返回递归结果。
递归函数设计：
递归出口：如果当前要合并的链表编号范围左右值相等，无需合并，直接返回当前链表；
应⽤二分思想，等额划分左右两段需要合并的链表，使这两段合并后的长度尽可能相等；
对左右两段分别递归，合并[l, r]范围内的链表；
再调用 mergeTwoLists 函数进行合并（就是合并两个有序链表）

代码实现2

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}*     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}*     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {return mergeSort(lists, 0, lists.size()-1);}ListNode* mergeSort(vector<ListNode*>& lists, int left, int right){if(left>right)return nullptr;if(left == right)return lists[left];// 1. 找中间节点int mid = (left + right) >> 1;// 2.递归排序左右链表ListNode* l1 = mergeSort(lists, left, mid);ListNode* l2 = mergeSort(lists, mid + 1, right);// 3. 合并return mergeTowList(l1, l2);}ListNode* mergeTowList(ListNode* l1, ListNode*l2){if(l1 == nullptr) return l2;if(l2 == nullptr) return l1;ListNode *newhead = new ListNode(0);ListNode* cur = newhead;while(l1 && l2){if(l1->val < l2->val){cur->next = l1;l1 = l1->next;cur = cur->next;}else{cur->next = l2;l2 = l2->next;cur = cur->next;}}if(l1) cur->next = l1;if(l2) cur->next = l2;cur = newhead->next;delete newhead;return cur;}
};

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K 个一组翻转链表

题目链接

25. K 个一组翻转链表

题目描述

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

示例 1：

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

示例 2：

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

提示：

链表中的节点数目为 n
1 <= k <= n <= 5000
0 <= Node.val <= 1000

进阶：你可以设计一个只用 O(1) 额外内存空间的算法解决此问题吗？

算法思路

本题的目标非常清晰易懂，不涉及复杂的算法，只是实现过程中需要考虑的细节比较多。

我们可以把链表按 K 个为一组进行分组，组内进行反转，并且记录反转后的头尾结点，使其可以和前、后连接起来。思路比较简单，但是实现起来是比较复杂的。

我们可以先求出一共需要逆序多少组（假设逆序 n 组），然后重复 n 次长度为 k 的链表的逆序即可。

代码实现

/*** Definition for singly-linked list.* struct ListNode {*     int val;*     ListNode *next;*     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}*     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}*     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}* };*/
class Solution {
public:ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {if(head == nullptr) return nullptr;// 1. 计算需要翻转多少组int n = 0;ListNode* cur = head;while(cur){n++;cur = cur->next;}n /= k;// 2.完成翻转操作ListNode* newhead = new ListNode(0);ListNode* prev = newhead, *next, *tmp;cur = head;while(n--){tmp = cur;int m = k;while(m--){next = cur->next;cur->next = prev->next;prev->next = cur;cur = next; }prev = tmp;}prev->next = cur;cur = newhead->next;delete newhead;return cur; }
};

在这里插入图片描述

⚠️ 写在最后：以上内容是我在学习以后得一些总结和概括，如有错误或者需要补充的地方欢迎各位大佬评论或者私信我交流！！！

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公务员行测之速算分数记忆检验-无答案版本

前言这一篇是根据百分数，默写分数，我发现我看见百分数有点想不到分数速算之百分数记忆检验 50 % \ 50\% 50% 33.3 % \ 33.3\% 33.3% 25 % \ 25\% 25% 20 % \ 20\% 20% 16.7 % \ 16.7\% 16.7% 14.3 % \ 14.3\% 14.3% 12.5 % \ 12.5\% 1…...

编程日记 2025/8/14 4:59:23

大模型面经 | DeepSpeed中ZeRO-1、ZeRO-2和ZeRO-3的区别是什么？

大家好，我是皮先生！！今天给大家分享一些关于大模型面试常见的面试题，希望对大家的面试有所帮助。往期回顾：大模型面经 | 春招、秋招算法面试常考八股文附答案（RAG专题一）大模型面经 | 春招、秋招算法面试常考八股文附答案（RAG专题二）大模型面经 | 春招、秋招算法…...

编程日记 2025/8/11 10:15:36

【Java面试系列】Spring Boot微服务架构下的分布式事务设计与实现详解 - 3-5年Java开发必备知识

【Java面试系列】Spring Boot微服务架构下的分布式事务设计与实现详解 - 3-5年Java开发必备知识引言在微服务架构中，分布式事务是一个不可避免的话题。随着业务复杂度的提升，单体应用逐渐演变为多个微服务，如何保证跨服务的数据一致性成为…...

编程日记 2025/8/1 4:12:16

大语言模型减少幻觉的常见方案

什么是大语言模型的幻觉大语言模型的幻觉（Hallucination）是指模型在生成文本时，输出与输入无关、不符合事实、逻辑错误或完全虚构的内容。这种现象主要源于模型基于概率生成文本的本质，其目标是生成语法合理、上下文连贯的文本&…...

编程日记 2025/8/11 2:43:46

方案解读：虚拟电厂标杆项目整体建设方案【附全文阅读】

在电力市场背景下，传统电力现货市场存在电能定价不合理、分布式电源并网困难等问题。本虚拟电厂标杆项目旨在研究全时间尺度虚拟电厂智能管控关键技术，通过研制虚拟电厂控制器样机、开发运行管理平台，实现对分布式能源的合理优化配置。项目内容涵盖虚拟调控、建设目标、建设…...

编程日记 2025/8/12 13:17:46

shiro使用

shiro是apache提供的一种安全框架。他可以将登录，权限这一方面简单化。使用shiro需要引入 <dependency><groupId>org.apache.shiro</groupId><artifactId>shiro-core</artifactId><version>1.9.0</version></depend…...

编程日记 2025/8/12 14:14:00

Spring Boot日志系统详解：Logback与SLF4J的默认集成

大家好呀！👋 今天我们来聊聊Spring Boot中一个超级重要但又经常被忽视的功能——日志系统！ 一、日志系统的重要性首先，咱们得明白为什么日志这么重要？🤷‍♂️ 想象一下，你正在玩一个超级复…...

编程日记 2025/8/6 5:19:26

基于SpringBoot成绩管理系统设计与实现(源码+文档+部署讲解）

技术范围：SpringBoot、Vue、SSM、HLMT、Jsp、PHP、Nodejs、Python、爬虫、数据可视化、小程序、安卓app、大数据、物联网、机器学习等设计与开发。主要内容：免费功能设计、开题报告、任务书、中期检查PPT、系统功能实现、代码编写、论文编写和辅导、论文…...

编程日记 2025/8/11 9:28:42

AI象棋 3.0 |AI自动下象棋工具，破译残局，自动帮助下棋，内置视频教程

Ai象棋是一款自动识别棋盘并分析下棋局势的工具，它能够自动化操作，帮助用户学习象棋知识。该软件无限制使用、界面无广告简洁，并提供永久授权。数据库中挑选1到2个即可完全满足使用需求，不必全部下载，解压mt管理器即可…...

编程日记 2025/8/8 14:52:17

刘鑫炜履新共工新闻社新媒体研究院院长，赋能媒体融合新征程

2025年4月18日，大湾区经济网战略媒体共工新闻社正式对外宣布一项重要人事任命：聘任蚂蚁全媒体总编刘鑫炜为新媒体研究院第一任院长。这一举措，无疑是对刘鑫炜在新媒体领域卓越专业能力与突出行业贡献的又一次高度认可，也预示着共工…...

编程日记 2025/8/8 18:06:02

学习型组织与系统思考

真正的学习型组织不是只关注个人的学习，而是关注整个系统的学习。—彼得圣吉在这两年里，越来越多的企业开始询问是否可以将系统思考的内容内化给自己的内训师，进而在公司内部进行教学。我非常理解企业这样做的动机，毕竟内部讲师…...

编程日记 2025/8/2 22:11:48

mysql中优先使用datetime存储时间

基于大模型的问答进行了记录。对为甚timestamp不如datetime好用做了深入了解，再此记录范围广 ‘1000-01-01 00:00:00’ 到 ‘9999-12-31 23:59:59’ 而 timestamp 仅支持’1970-01-01 00:00:01’ 到 ‘2038-01-19 03:14:07’ UTC, 存在2038年问题, 不适合长期存…...

编程日记 2025/8/4 10:56:05