LeetCode 热题100（七）【链表】（1）
7.链表
7.1相交链表（简单）
题目描述：leetcode链接 160.相交链表
给你两个单链表的头节点
headA和headB，请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回null。图示两个链表在节点
c1开始相交：
题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。
注意，函数返回结果后，链表必须 保持其原始结构 。
自定义评测：
评测系统 的输入如下（你设计的程序 不适用 此输入）：
intersectVal- 相交的起始节点的值。如果不存在相交节点，这一值为0listA- 第一个链表listB- 第二个链表skipA- 在listA中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数skipB- 在listB中（从头节点开始）跳到交叉节点的节点数评测系统将根据这些输入创建链式数据结构，并将两个头节点
headA和headB传递给你的程序。如果程序能够正确返回相交节点，那么你的解决方案将被 视作正确答案 。
示例 1：
输入：intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,6,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3 输出：Intersected at '8' 解释：相交节点的值为 8 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。 从各自的表头开始算起，链表 A 为 [4,1,8,4,5]，链表 B 为 [5,6,1,8,4,5]。 在 A 中，相交节点前有 2 个节点；在 B 中，相交节点前有 3 个节点。 — 请注意相交节点的值不为 1，因为在链表 A 和链表 B 之中值为 1 的节点 (A 中第二个节点和 B 中第三个节点) 是不同的节点。换句话说，它们在内存中指向两个不同的位置，而链表 A 和链表 B 中值为 8 的节点 (A 中第三个节点，B 中第四个节点) 在内存中指向相同的位置。
示例 2：
输入：intersectVal = 2, listA = [1,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1 输出：Intersected at '2' 解释：相交节点的值为 2 （注意，如果两个链表相交则不能为 0）。 从各自的表头开始算起，链表 A 为 [1,9,1,2,4]，链表 B 为 [3,2,4]。 在 A 中，相交节点前有 3 个节点；在 B 中，相交节点前有 1 个节点。示例 3：
输入：intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2 输出：No intersection 解释：从各自的表头开始算起，链表 A 为 [2,6,4]，链表 B 为 [1,5]。 由于这两个链表不相交，所以 intersectVal 必须为 0，而 skipA 和 skipB 可以是任意值。 这两个链表不相交，因此返回 null 。
思路：
1.两个链表的头节点分别为headA和headB
2.令ListNode* A = headA，ListNode* B = headB
3.判断A、B是否相等
如果A != nullptr，则A = A -> next，否则A = headB;
如果B != nullptr，则B = B -> next，否则B = headA;
4.具体的遍历顺序如图所示，其中粉红色箭头是A的遍历顺序，绿色箭头是B的遍历顺序
举例说明：
见上图
若两链表不相交，则遍历完成后，A、B均为nullptr，return A即可
代码：
class Solution {
public:
ListNode *getIntersectionNode(ListNode *headA, ListNode *headB) {
ListNode* A = headA;
ListNode* B = headB;
while (A != B) {
A = A != nullptr ? A -> next : headB;
B = B != nullptr ? B -> next : headA;
}
return A;
}
};7.2反转链表（简单）
题目描述：leetcode链接 206. 反转链表
给你单链表的头节点
head，请你反转链表，并返回反转后的链表。示例 1：
输入：head = [1,2,3,4,5] 输出：[5,4,3,2,1]示例 2：
输入：head = [1,2] 输出：[2,1]示例 3：
输入：head = [] 输出：[]
思路：
举例说明：
以上图为例，最后返回pre即可
代码：
class Solution {
public:
ListNode* reverseList(ListNode* head) {
ListNode* cur = head;
ListNode* pre = nullptr;
while (cur) {
ListNode* temp = cur -> next;
cur -> next = pre;
pre = cur;
cur = temp;
}
return pre;
}
};7.3回文链表（简单）
题目描述：leetcode链接 234. 回文链表
给你一个单链表的头节点
head，请你判断该链表是否为回文链表
。如果是，返回true；否则，返回false。示例 1：
输入：head = [1,2,2,1] 输出：true示例 2：
输入：head = [1,2] 输出：false
思路：
将链表内每个节点的值存储到vectot<int> res中，从res的两端向中间遍历，比较它们的值
举例说明：
如上图所示
代码：
class Solution {
public:
bool isPalindrome(ListNode* head) {
vector<int> res;
ListNode* cur = head;
while (cur) {
res.push_back(cur -> val);
cur = cur -> next;
}
for (int i = 0, j = res.size() - 1; i < j; i++, j--) {
if (res[i] != res[j]) return false;
}
return true;
}
};7.4环形链表（简单）
题目描述：leetcode链接 141. 环形链表
给你一个链表的头节点
head，判断链表中是否有环。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，评测系统内部使用整数pos来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。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。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。
思路：
1.使用快慢指针fast和slow，都从头指针head出发，fast每次走2步，slow每次走1步
2.由于fast相对于slow的相对速度为1，这意味着只要链表存在环，fast和slow最后一定会相遇
举例说明：
代码：
class Solution {
public:
bool hasCycle(ListNode *head) {
ListNode* fast = head;
ListNode* slow = head;
while (fast && fast -> next) {
fast = fast -> next -> next;
slow = slow -> next;
if (fast == slow) return true;
}
return false;
}
};7.5环形链表II（中等）
题目描述：leetcode链接 142. 环形链表 II
给定一个链表的头节点
head，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回null。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，评测系统内部使用整数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。不允许修改 链表。
示例 1：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1 输出：返回索引为 1 的链表节点 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：返回索引为 0 的链表节点 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：返回 null 解释：链表中没有环。
思路：
leetcode l41.环形链表是判断链表是否存在环，本题则是需要寻找链表入环的第一个节点，相比leetcode l41.环形链表会需要多一些步骤才能实现。
假设fast和slow在相遇时分别走过的步数分别为f和s
s = a + b + m * (b + c)
f = a + b + (n + 2 * m) * (b + c)
可以看到，如果m>0，那么意味着在s = a + b 和 f = a + b + n * (b + c)时fast和slow就已经相遇了，所以m=0。即：
s = a + b
f = a + b + n * (b + c)，其中n>=1
又由于f = 2 * s，所以 a + b + n * (b + c) = 2 * (a + b)，a = c + (n - 1) * (b + c)，也即当fast和slow相遇时，令ListNode* index1= head，ListNode* index2 = slow，当index1和index2走过a步之后，会相遇在环形链表的入口节点
举例说明：
见上图
代码：
class Solution {
public:
ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
ListNode* fast = head;
ListNode* slow = head;
while (fast && fast -> next) {
fast = fast -> next -> next;
slow = slow -> next;
if (fast == slow) {
ListNode* index1 = head;
ListNode* index2 = slow;
while (index1 != index2) {
index1 = index1 -> next;
index2 = index2 -> next;
}
return index1;
}
}
return nullptr;
}
};