【算法系列 一】 Linked List

1. 给定两个链表，分别表示两个非负整数。它们的数字逆序存储在链表中，且每个结点只存储一个数字，计算两个数的和，并且返回该链表(Leetcode 2)。

Input: (2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)
Output: 7 -> 0 -> 8

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        int val = (l1.val + l2.val) % 10;
		int flag = (l1.val + l2.val) / 10;
		ListNode l3 = new ListNode(val);
		ListNode res = l3;
		while (l1.next != null && l2.next != null)
		{
			l1 = l1.next;
			l2 = l2.next;
			val = (l1.val + l2.val + flag) % 10;
			flag = (l1.val + l2.val + flag) / 10;
			ListNode l4 = new ListNode(val);
			res.next = l4;
			res = l4;
		}
		while (l1.next != null)
		{
			l1 = l1.next;
			val = (l1.val + flag) % 10;
			flag = (l1.val + flag) / 10;
			ListNode l4 = new ListNode(val);
			res.next = l4;
			res = l4;
		}
		while (l2.next != null)
		{
			l2 = l2.next;
			val = (l2.val + flag) % 10;
			flag = (l2.val + flag) / 10;
			ListNode l4 = new ListNode(val);
			res.next = l4;
			res = l4;
		}
		if (flag > 0)
		{
			ListNode l4 = new ListNode(flag);
			res.next = l4;
		}
		return l3;
    }
}

这个题目很简单，就此不多做讨论，注意一点就是最后两个数加完，如果有进位，还需要new个结点出来。

2. 给定一个链表，翻转该链表从m到n的位置，要求直接翻转而非申请新空间，只能遍历一遍。(Leetcode 92)

For example:
Given 1->2->3->4->5->NULL, m = 2 and n = 4,

return 1->4->3->2->5->NULL.

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {
        ListNode res = new ListNode(0);//必须要有空的头结点，因为如果类似1-2，要变成2-1，没办法把2插到1的前面去
		res.next = head;
		ListNode p = res;//待翻转的结点的前一个结点，每次都是插在p的后面
		for (int i = 0; i < m - 1; i++)
		{
			p = p.next;
		}
		ListNode l = p.next.next;//待插入结点
		ListNode q = null;//下一个待插结点
		ListNode d = p.next;//插完后的链表的最后一个结点
		for (int i = 0; i < n - m; i++)
		{
			q = l.next;
			d.next = q;
			l.next = p.next;
			p.next = l;
			l = q;
		}
		return res.next;
    }
}

整体思想就是头插法，比如1->2->3->4把2到4翻转，将结点3插到1和2之间，然后把4再插到1后面。实现翻转。

思想很简单，主要是中间结点不断再变化位置，所以注意保留很多个位置。

3. 给定一个链表和一个值x，将链表划分成两部分，使得划分后小于x的结点在前，大于等于x的结点在后，在这两部分中要保持原链表中的出现顺序(Leetcode 86)。

For example,
Given 1->4->3->2->5->2 and x = 3,
return 1->2->2->4->3->5.

由于上一题的影响，我第一反应就是头插法，比如例子中的1->4->3->2，把2插到1的后面变成1->2->4->3，每遇到小的一个就头插一次。

代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode partition(ListNode head, int x) {
        if (head == null)
		{
			return head;
		}
		ListNode res = new ListNode(0);
		res.next = head;
		ListNode p = res;
		while (p != null)
		{
			if (p.next == null || p.next.val >= x)
			{
				break;
			}
			p = p.next;
		}
		ListNode d = p.next;
		ListNode l = d;
		ListNode b = d;
		while (l != null)
		{
			l = l.next;
			if (l == null || l.val < x)
			{
				break;
			}else {
				b = b.next;
			}
		}
		ListNode q = null;
		if (l != null)
		{
			q = l.next;
		}
		while (l != null)
		{
			if(l.val >= x)
			{
				b = l;
				l = q;
				if(l != null)
				{
					q = l.next;
				}else {
					break;
				}
				continue;
			}
			p.next = l;
			l.next = d;
			b.next = q;
			l = q;
			if(l != null)
			{
				q = l.next;
			}else {
				break;
			}
			p = p.next;
		}
		return res.next;
    }
}

其中如上题设了好多指针，在此解释一下

p:头插中的头

d:大于等于x的第一个结点

b:大于等于x的最后一个结点

l:待插入的结点

q:下一个待判断的结点

然后对这个复杂的关系画了半天的图，终于AC掉了这个问题。

然后一想，分明还有更好的办法啊。定义两个指针p1,p2，遍历一遍链表，将小于x的接到p1后面，大于等于x的接到p2后面，最后将p2接到p1后面就好了啊。

代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode partition(ListNode head, int x) {
        ListNode p1 = new ListNode(0);
		ListNode p2 = new ListNode(0);
		ListNode p1tail = p1;
		ListNode p2tail = p2;
		while (head != null)
		{
			if (head.val < x)
			{
				p1tail.next = head;
				p1tail = p1tail.next;
			}
			else
			{
				p2tail.next = head;
				p2tail = p2tail.next;
			}
			head = head.next;
		}
		p1tail.next = p2.next;
		p2tail.next = null;
		return p1.next;
    }
}

这样代码简单多了，思路也更清晰了。

在上面的思路下，这道题目是不是有点像快速排序呢？有关快排或者排序的知识请参kao这里。选出一个pivot，然后将序列分成两边，一边比pivot小，一边比pivot大，然后不断递归。这正是快速排序的思想啊。

该问题其实说明：快速排序对于单链表存储结构仍然使用。

注意：不是所有排序都方便使用链表存储。如堆排序，将不断的查找数组的n/2和n的位置(父结点与子结点)，用链表做就不太方便了。

4. 给定排序的链表，删除重复元素，只保留重复元素第一次出现的结点（Leetcode 83）。

For example,
Given 1->1->2, return 1->2.
Given 1->1->2->3->3, return 1->2->3.

思想很简单，由于是排好序的，碰到一个不同的值就保存起来，然后比较下一个结点的值是不是和它相同，如果相同则删掉这个结点，如果不同则改变保存起来的值，继续比较。

代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
        if(head == null)
		{
			return head;
		}
		ListNode p = head;
		ListNode p1 = head;
		int val = head.val;
		head = head.next;
		while (head != null)
		{
			if(head.val == val)
			{
				p1.next = head.next;
				head = head.next;
			}else {
				val = head.val;
				p1 = head;
			}
		}
		return p;
    }
}

5. 给定排序的链表，若发现重复元素，则重复元素全部删除。（Leetcode 82）

For example,
Given 1->2->3->3->4->4->5, return 1->2->5.
Given 1->1->1->2->3, return 2->3.

思想很简单，碰到相同的就跳过即可。

代码如下：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
        if (head == null)
		{
			return head;
		}
		ListNode res = new ListNode(0);
		res.next = head;
		ListNode p = res;//最后一个不重复的结点
		while (head != null)
		{
			if (head.next == null || head.val != head.next.val)
			{
				p = head;
				head = head.next;
			}
			else
			{
				while (head.next != null && head.val == head.next.val)
				{
					head = head.next;
				}
				head = head.next;
				p.next = head;
			}
			
		}
		return res.next;
    }
}

系列：

【算法系列 一】 Linked List

【算法系列 二】 Stack

【算法系列 三】 Quene