【算法刷题】链表

环形链表

判断是否有环

环形链表是指链表中的某些节点的 next 指针指向了链表中的某个前面的节点，导致链表中的节点构成一个环。

思路：快慢指针（Floyd 判圈算法）

我们可以使用 快慢指针 来判断链表中是否有环。这种方法也叫做 Floyd 判圈算法，是一个经典且高效的解法。

​ • 快指针（slow pointer） 每次移动一步。

​ • 慢指针（fast pointer） 每次移动两步。

判断条件：

1. 如果链表中没有环，快指针最终会遇到 null，这时候说明链表没有环。
2. 如果链表有环，快指针和慢指针一定会相遇，因为快指针每次移动两步，而慢指针每次移动一步，快指针追得上慢指针。

    // 判断 是否有环
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
            if (slow == fast) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

找出环的入口位置

一旦我们知道链表有环，下一步就是 找到环的入口。这可以通过以下的步骤来实现：

思路：

​ 1. 判断环的存在：首先使用快慢指针来判断链表是否有环，如果没有环，则直接返回 null。

​ 2. 找到环的入口：

​ • 假设链表有环，快慢指针在环内相遇。

​ • 将其中一个指针从头节点开始，另一个指针保持在相遇位置。

​ • 然后，两个指针同时每次移动一步。它们相遇的位置就是环的入口。

为什么能这么做？

​ • 假设链表总共有 n 个节点，其中前 k 个节点在环外，后 n-k 个节点在环内。

​ • 当快慢指针在环内相遇时，假设慢指针在环内相遇的位置是 X。

​ • 如果将其中一个指针移回链表的起点，并让两个指针同时移动，每次移动一步，它们必定会在环的入口相遇。

public ListNode detectCycle(ListNode head) {
    ListNode slow = head;
    ListNode fast = head;

    // 1. 判断有没有环
    while (fast != null && fast.next != null) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;

        if (slow == fast) { // 快慢指针相遇，说明有环
            break;
        }
    }

    // 如果没有环，直接返回 null
    if (fast == null || fast.next == null) {
        return null;
    }

    // 2. 找到环的入口
    fast = head; // 快指针移到链表头
    while (slow != fast) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next;
    }

    return slow; // 返回环的入口
}

双指针

反转链表（Reverse a Linked List）

反转链表是链表操作中最经典的题目之一，特别是在面试中经常出现。这个问题的基本要求是将链表的节点顺序反转。

基本思路：

使用三个指针来反转链表：

​ 1. prev：指向当前节点的前一个节点。

​ 2. cur：指向当前节点。

​ 3. next：指向当前节点的下一个节点。

我们遍历链表，将每个节点的 next 指针指向前一个节点。

    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode prev = null;
        ListNode curr = head;
        ListNode next = null;
        while (curr != null) {
            next = curr.next;
            curr.next = prev;
            prev = curr;
            curr = next;
        }
        
        return prev;
        
    }

移除链表中的指定元素（Remove Linked List Elements）

值得注意：移除元素需要保留该节点的前一个节点。

    public ListNode removeElements(ListNode head, int val) {

        while (head != null && head.val == val) {
            head = head.next;
        }

        ListNode curr = head;
        ListNode prev = null;
        while (curr != null) {
            if (curr.val == val) {
                prev.next =curr.next;
                curr = prev.next;
            }else {
                prev = curr;
                curr = curr.next;
            }
            
        }
        return head;
    }