快慢指针应用小结

一、对快慢指针的理解

快慢指针中的快慢指的是移动的步长，即每次向前移动速度的快慢。例如可以让快指针每次沿链表向前移动2，慢指针每次向前移动1次。

二、应用

1.链表的中间结点

• 题目（力扣876）：给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。
  示例1：输入：[1,2,3,4,5]
  输出：此列表中的结点 3
  返回的结点值为 3 。
  示例2：输入：[1,2,3,4,5,6]
  输出：此列表中的结点 4
  返回的结点值为4。

• 思考：
  定义指针slow,fast,快指针移动的步长为慢指针的2倍，当快指针到达链表末尾，此时慢指针正处于链表正中间即指向中间结点。
  如果链表结点数为偶数个则返回第二个中间结点，我们只需要注意循环中的判断条件即可达到要求，具体看图解：
  
  

• 如果要求偶数个结点，输出左中间结点，那么改一下循环判断条件即可，具体看图解：
  
  代码：

struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head){
	struct ListNode *fast = head, *slow = head;    
	if( head == NULL || head->next == NULL) { //特殊情况，链表为空或只有一个结点  
		return head;   
	}
        while(fast != NULL && fast->next != NULL) { //必须判断快指针p->next是否为NULL，否则p=p->next>next-会出错
 		slow = slow->next;    
                fast = fast->next->next; 
        }  
        return p;
}

2.判断单链表是否存在环

• 题目（力扣414）：
• 思考：如果是环形链表的话，快慢指针最终会相遇，类似于环形跑道中两人一直赛跑，跑的快的人总会比慢的人多跑一圈此时两人相遇。
• 代码：

bool hasCycle(struct ListNode *head) {    
	struct ListNode *slow = head, *fast = head;  //p为慢指针，q为快指针    
	if(head == NULL) {  
      		return false;   
        }
       while(slow !=NULL && fast != NULL && fast->next != NULL) {  //必须判断p->next是否为NULL,如果p->next == NULL,那么q=q->next->next会出错        
      		slow = slow->next;      
         	fast = fast->next->next;       
          	if(slow == fast) {  //相遇，存在环         
  			return true;     
	        }        
       }    
       return false；
}

3.输出链表中倒数第k个节点

• 题目：（力扣面试题22）
  
  思考：
  假设链表总结点为n,要想从倒数第k个节点输出，指针则应走(n-k)步再输出，那怎样才能让指针走（n-k）步呢？
  这时定义快慢指针fast=head,slow=head, fast指针先走k步，接下来slow在链表头部随着fast一同走，直至fast==NULL，此时slow就走了（n-k）步。
• 代码：

struct ListNode* getKthFromEnd(struct ListNode* head, int k){
    struct ListNode *fast = head, *slow = head;
    while (k != 0) {         //快指针先走k步
    	fast = fast->next;  
        k--;  
    }  
    while (fast) {           //走剩余的（n-k）步
    	fast = fast->next;   
    	slow = slow->next;   	  
    }   
    return head;
}