【Python】LeetCode算法_链表

* 代表高频题

一、反转链表 (206) *

反转一个单链表。

示例:

输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 5->4->3->2->1->NULL

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def reverseList(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        cur, pre = head, None
        while cur:
            cur.next, pre, cur = pre, cur, cur.next
        return pre

Note：python支持多变量一次性赋值，等号右边的值全部都保存了才会一次性赋值给等号左边的变量。

图解参考便于理解思路：https://blog.csdn.net/feliciafay/article/details/6841115

二、环形链表 (141) *

给定一个链表，判断链表中是否有环。

为了表示给定链表中的环，我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。 如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

方法一：快慢指针法

class Solution(object):
    def hasCycle(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: bool
        """
        ps = pf = head
        while ps and pf and pf.next:
            ps = ps.next
            pf = pf.next.next
            if ps == pf:
                return True
        return False

方法二：字典（较慢）

class Solution(object):
    def hasCycle(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: bool
        """
        dict = {}
        p = head
        while p:
            if p in dict:
                return True
            else:
                dict[p] = p.val
                p = p.next         
        return False

三、回文链表 (234)

请判断一个链表是否为回文链表。

示例 1:

输入: 1->2
输出: false

示例 2:

输入: 1->2->2->1
输出: true

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def isPalindrome(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: bool
        """
        l = []
        while head:
            l.append(head.val)
            head = head.next
        if l == l[::-1]:
            return True
        else:
            return False

四、删除链表中的节点 (237)

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，你将只被给定要求被删除的节点。

现有一个链表 – head = [4,5,1,9]，它可以表示为: 4 -> 5 -> 1 -> 9

示例 1:

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.

示例 2:

输入: head = [4,5,1,9], node = 1
输出: [4,5,9]
解释: 给定你链表中值为 1 的第三个节点，那么在调用了你的函数之后，该链表应变为 4 -> 5 -> 9.

说明:

链表至少包含两个节点。
链表中所有节点的值都是唯一的。
给定的节点为非末尾节点并且一定是链表中的一个有效节点。
不要从你的函数中返回任何结果。

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def deleteNode(self, node):
        """
        :type node: ListNode
        :rtype: void Do not return anything, modify node in-place instead.
        """
        node.val = node.next.val
        node.next = node.next.next

Note：当前值被下一个结点值覆盖，当前指针指向下下结点。

五、删除排序链表中的重复元素 (83)

给定一个排序链表，删除所有重复的元素，使得每个元素只出现一次。

示例 1:

输入: 1->1->2
输出: 1->2

示例 2:

输入: 1->1->2->3->3
输出: 1->2->3

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def deleteDuplicates(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        p = head
        while p and p.next:
            if p.val == p.next.val:
                p.next = p.next.next
            else:
                p = p.next
        return head

六、移除链表元素 (203)

删除链表中等于给定值 val 的所有节点。

示例:

输入: 1->2->6->3->4->5->6, val = 6
输出: 1->2->3->4->5

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def removeElements(self, head, val):
        """
        :type head: ListNode
        :type val: int
        :rtype: ListNode
        """
        pre, cur = None, head
        while cur:
            if cur.val != val:
                pre, cur = cur, cur.next
            else:
                if pre:
                    pre.next = cur.next
                else:
                    head = cur.next
                cur = cur.next
        return head

七、链表的中间结点 (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 (序列化形式：[3,4,5])
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 (序列化形式：[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点，值分别为 3 和 4，我们返回第二个结点。

提示：

给定链表的结点数介于 1 和 100 之间。

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def middleNode(self, head):
        """
        :type head: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        ps = pf = head
        while pf and pf.next:
            ps = ps.next
            pf = pf.next.next
        return ps

Note：使用快慢两个指针，慢指针每次走1步，快指针每次走2步，当快指针移动到末尾时，慢指针刚好在中间结点。

八、合并两个有序链表 (21)

将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。

示例：

输入：1->2->4, 1->3->4
输出：1->1->2->3->4->4

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode(object):
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution(object):
    def mergeTwoLists(self, l1, l2):
        """
        :type l1: ListNode
        :type l2: ListNode
        :rtype: ListNode
        """
        p = merge_list = ListNode(0)
        
        while l1 and l2:
            if l2.val > l1.val:
                p.next, l1 = l1, l1.next
            else:
                p.next, l2 = l2, l2.next
            p = p.next
        
        p.next = l1 if l1 else l2
        
        return merge_list.next

Note：merge_list = ListNode(0) 表示构造一个新链表的初始节点，p = merge_list 对其赋值，将merge_list保存以保留根节点，而p不断next传递节点关系；最后return merge_list.next，因为merge_list是根节点，merge_list.next才是头节点。