非科班出身,在校时没写过算法题,因此特做专题收录。
算法题我会偏向于python和go,说不定也会用java和js写一些,暂时不想用c++,也不会用php(只用它写web)
# 链表
Python实现链表的常用形式是ListNode类。
# 从头到尾打印链表
获得一个链表的起始结点,即相当于获得了整个链表的所有结点的所有值。
def print_linked_list(head):
"""
打印链表
:param head: 要打印的链表的头结点
:return: 结点值列表
"""
tmp = head # 临时变量
nums = []
while tmp:
nums.append(tmp.val)
tmp = tmp.next
print(nums)
return nums
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上述情况适用于非环形链表的情况
# 链表复制
链表复制相当于链表的浅拷贝,在链表题目中可以避免链表进入函数后被修改等情况。
def copy_linked_list(head):
"""
把链表复制一份,且不改变原链表结构
:param head:
:return:
"""
new_head, cur = ListNode(0), head # 新链表的准头结点,原来链表的当前结点
tmp = new_head # 临时结点
while cur: # 当前结点不为空
new_cur = ListNode(cur.val) # 根据原链表当前结点构造新的当前结点
tmp.next = new_cur # 新结点连接到已完成的部分末尾
cur = cur.next # 当前结点后移
tmp = tmp.next # 新链表末尾后移
return new_head.next # 返回新链表
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# 两数相加(2)
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。
例:输入:L1 = [2,4,3], L2 = [5,6,4]
输出:[7,0,8],342+465=807
class Solution:
def addTwoNumbers(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
num1 = ''
num2 = ''
while l1:
num1 += str(l1.val)
l1 = l1.next
while l2:
num2 += str(l2.val)
l2 = l2.next
add = str(int(num1[::-1]) + int(num2[::-1]))[::-1]
head = ListNode(add[0])
answer = head
for i in range(1, len(add)):
node = ListNode(add[i])
head.next = node
head = head.next
return answer
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# 两数相加2(445)
给你两个 非空 链表来代表两个非负整数。数字最高位位于链表开始位置。它们的每个节点只存储一位数字。将这两数相加会返回一个新的链表。
你可以假设除了数字 0 之外,这两个数字都不会以零开头。
class Solution:
def addTwoNumbers(self, l1: ListNode, l2: ListNode) -> ListNode:
num1 = ''
num2 = ''
while l1:
num1 += str(l1.val)
l1 = l1.next
while l2:
num2 += str(l2.val)
l2 = l2.next
add = str(int(num1) + int(num2))
head = ListNode(add[0])
answer = head
for i in range(1, len(add)):
node = ListNode(add[i])
head.next = node
head = head.next
return answer
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# 删除单链表中倒数第K个节点(19)
设置两个指针,快指针比慢指针提前k个单元,当快指针到达单链表尾部时,慢指针指向待删除节点的前节点。
def delete_n(linkList, n):
p = linkList.head
q = linkList.head
while n:
q = q.next
n -= 1
# 删除第一个元素
if q == 0:
linkList.head = linkList.head.next
else:
while q.next != 0:
p = p.next
q = q.next
if q.next == 0:
p.next = p.next.next
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# 合并两个有序链表21
递归
def Merge(self,pHead1,pHead2):
if not pHead1:
return pHead2
if not pHead2:
return pHead1
if pHead1.val <= pHead2.val:
pHead1.next = self.Merge(pHead1.next,pHead2)
return pHead1
else:
pHead2.next = self.Merge(pHead1,pHead2.next)
return pHead2
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# 合并K个升序链表(23)
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。
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
class Solution:
def mergeKLists(self, lists: List[ListNode]) -> ListNode:
stack = []
for singleNode in lists:
while singleNode:
stack.append(singleNode.val)
singleNode = singleNode.next
resNode = tem = ListNode(0)
stack.sort()
for a in stack:
tem.next = ListNode(a)
tem = tem.next
return resNode.next
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# 两两交换链表中的节点(24)
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。
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。
例:输入:head=[1,2,3,4]
输出:[2,1,4,3]
class Solution:
def swapPairs(self, head: ListNode) -> ListNode:
if not head or not head.next:
return head
tail = head.next
head.next = self.swapPairs(tail.next)
tail.next = head
return tail
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# 链表相交(160)
编写一个程序,找到两个单链表相交的起始节点。
class Solution:
def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode:
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p1 = headA
p2 = headB
while (p1 != p2)
p1 = headB if p1 == None else p1.next
p2 = headA if p2 == None else p2.next
return p1
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# 对链表进行插入排序(147)
插入排序是迭代的,每次只移动一个元素,直到所有元素可以形成一个有序的输出列表。 每次迭代中,插入排序只从输入数据中移除一个待排序的元素,找到它在序列中适当的位置,并将其插入。 重复直到所有输入数据插入完为止。
class Solution:
def insertionSortList(self, head: ListNode) -> ListNode:
if(head==None or head.next==None):
return head
else:
h=ListNode();h.next=head;
## 增设一个头指针,使得操作一致。
p=head.next;head.next=None
## 第一个节点不用排序,和后面的节点断开;p指向未排序链表的第一个节点
s=h;st=h.next
## 利用插入法进行链表排序。增设两个指针,s和st。
## st指向要与p进行比较的节点,s指向st的前一个节点
while(p!=None):
if(p.val<s.val):
s=h;st=h.next ## 利用上次排序的结果;以减少比较次数
while(st!=None and p.val>st.val):
s=st;st=st.next
## 已经找到位置,进行插入
s.next=p;p=p.next;s.next.next=st;s=s.next
return h.next
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# 链表排序(148)
给你链表的头结点 head
,请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。
例:输入:head = [3,4,1,2]
输出:[1,2,3,4]
归并排序
class Solution:
def sortList(self, head: ListNode) -> ListNode:
if not head or not head.next:return head
slow, fast = head, head.next
while fast and fast.next:
slow, fast = slow.next, fast.next.next
head1 = slow.next
slow.next = None
left, right = self.sortList(head), self.sortList(head1)
dummy = cur = ListNode(0)
while left and right:
if left.val < right.val:
cur.next = left
left = left.next
else:
cur.next = right
right = right.next
cur = cur.next
if left:cur.next = left
if right:cur.next = right
return dummy.next
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# 环形链表141
给定链表,判断链表入环的节点
如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 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。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环,则返回 true 。 否则,返回 false 。
快慢指针
class Solution:
def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool:
if head == None or head.next == None:
return False
slow = head
fast = head.next
while slow != fast:
if fast == None or fast.next == None:
return False
fast = fast.next.next
slow = slow.next
return True
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# 环形链表142
给定一个链表,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。
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。注意,pos 仅仅是用于标识环的情况,并不会作为参数传递到函数中。
说明:不允许修改给定的链表。
例:输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1 输出:返回索引为 1 的链表节点
同样是快慢指针
class Solution:
def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
if head is None:
return None
if head.next is None:
return None
first = second = head
while second.next and second.next.next:
first = first.next
second = second.next.next
if first == second:
p = head
while first != p:
p = p.next
first = first.next
return p
return None
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判断是否是环形链表
def is_circle(head):
"""
判断链表是否是环形链表
:param head: 要判断的链表的头结点
:return: 布尔量,判断结果
"""
if not head:
return False
tmp = head
while head:
head = head.next
if not head: # 遍历到了链表末尾
return False # 链表不是环形结点
if head == tmp: # 遍历到了之前遍历过的结点
return True # 链表是环形结点
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# 反转链表206
输入:1->2->3->4->5->NULL
输出:5->4->3->2->1->NULL
不改变链表的值,改变链表指针的指向来满足题目要求
迭代,并行赋值
class Solution:
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
p,rev = head,None
while p:
rev,rev.next,p = p,rev,p.next
return rev
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递归
class Solution:
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
//判断当前节点和下一节点是否为空节点,不为空进入递归
if not head:
return None
if not head.next:
return head
headNode = self.reverseList(head.next)
head.next.next = head
head.next = None
return headNode
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通过self.reverseList(head.next)语句进入递归,链表的会一直往后传递,直到找到最后一个节点,此时5节点的next节点为null,返回head,则5节点为头部。
进入上一层递归之后,head节点为4,指向还没改变之前节点4的head.next.next指向null,head.next指向5节点,head.next.next = head语句将原来指向None的节点5,改为指向节点4,完成5->4,head.next = None 语句完成4->none,也就完成了5-4-none
其他依次类推,直到反转所有节点。
class Solution:
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
//判断当前节点和下一节点是否为空节点,不为空进入递归
if not head:
return None
if not head.next:
return head
headNode = reverseList(head.next)
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
//判断当前节点和下一节点是否为空节点,不为空进入递归
if not head:
return None
if not head.next:
return head
headNode = self.reverseList(head.next)
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
//判断当前节点和下一节点是否为空节点,不为空进入递归
if not head:
return None
if not head.next:
return head
headNode = self.reverseList(head.next)
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
//判断当前节点和下一节点是否为空节点,不为空进入递归
if not head:
return None
if not head.next:
return head
headNode = self.reverseList(head.next)
def reverseList(self, head: ListNode) -> ListNode:
//判断当前节点和下一节点是否为空节点,不为空进入递归
if not head:
return None
if not head.next:
return head
head.next.next = head
head.next = None
return headNode
head.next.next = head
head.next = None
return headNode
head.next.next = head
head.next = None
return headNode
head.next.next = head
head.next = None
return headNode
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# 反转链表2(92)
给你单链表的头指针 head 和两个整数 left 和 right ,其中 left <= right 。请你反转从位置 left 到位置 right 的链表节点,返回 反转后的链表 。
例:输入:head = [1,2,3,4,5],left = 2,right = 4
输出:[1,4,3,2,5]
找到要翻转的部分进行翻转,翻转之后进行拼接
class Solution:
def reverseBetween(self, head: ListNode, m: int, n: int) -> ListNode:
if m == n:
return head
//留下头节点,方便操作
dummy = ListNode(0)
dummy.next = head
p = dummy
//留下指针
for i in range(m - 1):
p = p.next
prev = p
curr = p.next
tail = curr
//翻转要操作的部分
for i in range(n - m + 1):
next = curr.next
curr.next = prev
prev = curr
curr = next
//连接节点
p.next = prev
tail.next = curr
return dummy.next
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还有创建数组再压入栈(使用新空间)、逐个前插法
# 两两交换链表节点24
改变节点指向或者改变两个节点的值,如果不给定常数的额外空间则修改指向
class Solution(object):
//修改值
def swapPairs(self, head):
p = head
while p is not None and p.next is not None:
tmp = p.val
p.val = p.next.val
p.next.val = tmp
p = p.next.next
return head
//修改指向
def swapPairs(self, head):
if head == None:
return head
cur = ListNode(0)
cur.next = head
first =cur
while cur.next and cur.next.next:
n1 = cur.next
n2 = n1.next
nxt = n2.next
n1.next = nxt
n2.next = n1
cur.next = n2
cur = n1
return first.next
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# K个一组列表翻转(25)
给你一个链表,每 k 个节点一组进行翻转,请你返回翻转后的链表。
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。
例:输入:head=[1,2,3,4,5],k=3
输出:[3,2,1,4,5]
class Solution:
def reverseKGroup(self, head: ListNode, k: int) -> ListNode:
cur = head
count = 0
while cur and count!= k:
cur = cur.next
count += 1
if count == k:
cur = self.reverseKGroup(cur, k)
while count:
tmp = head.next
head.next = cur
cur = head
head = tmp
count -= 1
head = cur
return head
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# 移除链表指定元素(203)
移除链表中的指定元素
例:链表1->2->6->3->4->5->6 指定删除元素 val=6
输出结果 1->2->3->4->5
定义两个临时变量:
伪头节点pre_head:用于处理头结点即为要删去的情况;将输入的头结点挂在该结点上,作为整个链表的前序结点,
当前节点cur:用于迭代遍历和删除结点元素。
class Solution(object):
def removeElements(self, head, val):
cur = pre_head = ListNode(0) # 定义一个辅助结点
pre_head.next = head # 把输入链表挂在该结点上
while cur.next: # 当前结点不是最后一个结点时
if cur.next.val == val: # 如果下一个结点的值是要删除的
cur.next = cur.next.next # 删除下一个结点
else: # 否则
cur = cur.next # 当前结点后移
return pre_head.next # 返回处理后的链表
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# 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。传入函数的唯一参数为 要被删除的节点 。
- 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。
输入:head = [4,5,1,9], node = 5
输出:[4,1,9]
class Solution:
def deleteNode(self, node):
# 因为无法访问前一个结点,所以可以把要删除的结点的后一个结点的值前移
node.val = node.next.val;
# 然后删除掉后一个结点
node.next = node.next.next;
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# 旋转链表61
给定一个链表,旋转链表,将链表每个节点向右移动k个位置,其中k是非负数
例:输入:1->2->3->4->5->Null,K=2
输出:4->5->1->2->3->Null,
首尾相连,然后计算需要走到有效步数,在对应位置断开即可。
class Solution:
def rotateRight(self,head:ListNode,k:int)->ListNode:
if not head: return None
orig_head, cnt = head, 1 #cnt如果会遍历到none,就从0开始计数(右开空间),如果遍历到最后有效位,就从1开始(右闭空间)
while head.next: # head遍历到了最后一位
head, cnt = head.next, cnt+1# cnt若从1开始,且紧跟着head,那么pointer最终停到哪,cnt就包括到哪。是完全相同的
head.next = orig_head # 首尾连接上
step = cnt - k % cnt-1 # 计算有效移动步数
while step > 0:
orig_head, step = orig_head.next, step - 1
new_head, orig_head.next = orig_head.next, None
return new_head
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# 删除排序链表中的重复元素(83)
如果排序链表中所有重复出现次数的元素,删除重复元素到没有重复,只保留一个元素,不指定值,
例:
链表1->2->3->3->4->5->6 输出结果 1->2->3->4->5->6
链表1->1->1->4->5->6 输出结果 1->4->5->6
设置一个替代指针,同替代进行修改操作。对于每个cur,将其与其后继的节点值比较,如果相同,说明这个后继需要删除,对链表而言,操作则相当简单,直接将cur的后继改为当前后继的后继即可。如果不同,说明没有与当前节点值重复的了,直接将当前节点后移即可,
class Solution:
def deleteDuplicates(self, head: ListNode) -> ListNode:
# 判断链表是否为空
if not head:
return head
# 当前节点初始化为表头
cur = head
while cur and cur.next:# 遍历,循环条件为当前节点和当前节点的后继不为空
if cur.val == cur.next.val:# 如果当前节点值和其后继值相等,则将其后继改为后继的后继
cur.next = cur.next.next# 如果不相等,则将当前节点更新
else:
cur = cur.next
return head
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# 删除重复元素2(82)
如果排序链表中所有重复出现次数的元素,删除全部重复元素,不指定值,
例:输入: 1->2->3->3->4->4->5 输出: 1->2->5
比上一版难度加在:头部可能会被删除;如果出现重复元素全部删除,可能断链
思路:设置两个指针,一个保存表头,一个替代进行遍历。遍历的思路:如果发现重复元素,不能直接替换,需要向后移动,直到找到不重复元素,将其替换
class Solution:
def deleteDuplicates(self, head: ListNode) -> ListNode:
#判断链表是否为空
if not head:
return head
pre = None# 设置两个指针:pre和cur
cur = head
# 遍历所有节点
while cur:
# 一个临时指针指向cur的后继
_next = cur.next
if not _next:
return head
# 如果两个值不相等,则将pre和cur都往后移
elif cur.val != _next.val:
pre = cur
cur = _next
continue
# 如果相等,则将_next一直捋到不重复为止
else:
while _next and _next.val == cur.val:
_next = _next.next
if cur == head:# 如果重复段在表头,则需要更新表头信息
head = _next
else:# 如果重复段在中间,则需要将pre的后继更新为_next
pre.next = _next
# 继续遍历
cur = _next
return head
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# 分隔链表(86)
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。
例:输入:head = [1,4,3,2,5,2],x = 3
输出:[1,2,2,4,3,5]
class Solution:
def partition(self, head: ListNode, x: int) -> ListNode:
dummy1 = ListNode(0)
dummy2 = ListNode(0)
p1, p2 = dummy1, dummy2
cur = head
while cur:
if cur.val < x:
p1.next = cur
p1 = p1.next
else:
p2.next = cur
p2 = p2.next
#print(cur.val)
cur = cur.next
p2.next = None
p1.next = dummy2.next
return dummy1.next
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# 重排链表(143)
给定一个单链表 L:L0→L1→…→L**n-1→Ln , 将其重新排列后变为: L0→L**n→L1→L**n-1→L2→L**n-2→…
例:给定链表 1->2->3->4, 重新排列为 1->4->2->3.
class Solution:
def reorderList(self, head: ListNode) -> None:
if not head or not head.next: return head
fast, slow = head, head
#找到中点
while fast.next and fast.next.next:
fast = fast.next.next
slow = slow.next
#反转后半链表
p, right = slow.next, None
slow.next = None
while p:
right, right.next, p = p, right, p.next
#重排练表
left = head
while left and right:
left.next,right.next,left,right = right,left.next,left.next,right.next
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# 两个链表的第一个公共节点(剑指offer52)
输入两个链表,找出它们的第一个公共节点。
class Solution:
def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode:
A, B = headA, headB
while A != B:
A = A.next if A else headB
B = B.next if B else headA
return A
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# 回文链表(234)
请判断一个链表是否为回文链表。
例:输入:1->2->2->1
输出:true
转数组,时间复杂度和空间复杂度都是O(n)
class Solution:
def isPalindrome(self, head: ListNode) -> bool:
a = []
while head is not None:
a.append(head.val)
head = head.next
for i in range(len(a)):
if a[i] != a[-1-i]:
return False
return True
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利用快慢指针将后半部分翻转,然后进行比较,O(n) 时间复杂度和 O(1) 空间复杂度
class Solution:
def isPalindrome(self, head: ListNode) -> bool:
if not head:
return True
slow = fast = head
pre = None
# 快指针指向下两个,这样遍历之后,slow只走到中间节点,同时翻转后半部分链表
while fast and fast.next:
fast = fast.next.next
slow.next, pre, slow = pre, slow , slow.next
if fast:
slow = slow.next
#进行比较
while pre:
if pre.val != slow.val:
return False
pre = pre.next
slow = slow.next
return True
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# 奇偶链表(328)
给定一个单链表,把所有的奇数节点和偶数节点分别排在一起。请注意,这里的奇数节点和偶数节点指的是节点编号的奇偶性,而不是节点的值的奇偶性。
例:输入:2->1->3->5->6->4->7->NULL
输出:2->3->6->7->1->5->4->NULL
class Solution:
def oddEvenList(self, head: ListNode) -> ListNode:
if head == None: return head
point1, point2 = head, head.next
p1, p2 = point1, point2
while p2 != None and p2.next:
p1.next = p1.next.next
p2.next = p2.next.next
p1 = p1.next
p2 = p2.next
p1.next = point2
return point1
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# 分隔链表(725)
给定一个头结点为 root 的链表, 编写一个函数以将链表分隔为 k 个连续的部分。
每部分的长度应该尽可能的相等: 任意两部分的长度差距不能超过 1,也就是说可能有些部分为 null。
这k个部分应该按照在链表中出现的顺序进行输出,并且排在前面的部分的长度应该大于或等于后面的长度。
返回一个符合上述规则的链表的列表。
例:输入:root = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10], k = 3
输出:[[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7], [8, 9, 10]]
class Solution:
def splitListToParts(self, root: ListNode, k: int) -> List[ListNode]:
total_len = 0
head = root
while head:
total_len += 1
head = head.next
ans = [None for _ in range(k)]
l, r = total_len // k, total_len % k
prev, head = None, root
for i in range(k):
ans[i] = head
for j in range(l + (1 if r > 0 else 0)):
prev, head = head, head.next
if prev: prev.next = None
r -= 1
return ans
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# 链表中的下一个更大节点(1019)
给定一个链表,返回整数答案数组 answer
,其中 answer[i] = next_larger(node_{i+1})
例:输入:[2,7,4,3,5]
输出:[7,0,5,5,0]
输入:[1,7,5,1,9,2,5,1]
输出:[7,9,9,9,0,5,0,0]
class Solution:
def nextLargerNodes(self, head: ListNode) -> List[int]:
if not head:
return []
nums = []
cur = head
while cur:
nums.append(cur.val)
cur=cur.next
stack = [0]
res = [0]*len(nums)
for i in range(1,len(nums)):
while stack and nums[i]>nums[stack[-1]]:
res[stack[-1]]=nums[i]
stack.pop()
stack.append(i)
return res
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# 从链表中删去总和值为零的连续节点(1171)
给你一个链表的头节点 head,请你编写代码,反复删去链表中由 总和 值为 0 的连续节点组成的序列,直到不存在这样的序列为止。
删除完毕后,请你返回最终结果链表的头节点。
例:输入:[1,2,3,-3,4]
输出:[1,2,4]
class Solution:
def removeZeroSumSublists(self, head: ListNode) -> ListNode:
fake_head = ListNode(0)
fake_head.next = head
sum_map = dict()
p, sum_value = fake_head, 0
while p:
sum_value += p.val
sum_map[sum_value] = p
p = p.next
p, sum_value = fake_head, 0
while p:
sum_value += p.val
p.next = sum_map[sum_value].next
p = p.next
return fake_head.next
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