代码随想录拓展day4 143.重排链表；141. 环形链表；面试题 02.07. 链表相交

关于链表的一些应用，基本都用到了快慢指针的思路。对于单链表来说，确定边界，也就是遍历时的终止条件非常重要。

143.重排链表

143. 重排链表 - 力扣（Leetcode）

不用额外空间的方法还是比较难的，而且还涉及到了很多coding细节的问题，这里注意要用count的奇偶来判断下一个插入的节点。

思路

本篇将给出三种C++实现的方法

数组模拟
双向队列模拟
直接分割链表

方法一

把链表放进数组中，然后通过双指针法，一前一后，来遍历数组，构造链表。

代码如下：

class Solution {
public:void reorderList(ListNode* head) {vector vec;ListNode* cur = head;if (cur == nullptr) return;while(cur != nullptr) {vec.push_back(cur);cur = cur->next;}cur = head;int i = 1; // 注意，head在最开始已经放进数组了，所以下标i从1开始int j = vec.size() - 1;  // i j为之前前后的双指针int count = 0; // 计数，偶数去后面，奇数取前面while (i <= j) {if (count % 2 == 0) {cur->next = vec[j];j--;} else {cur->next = vec[i];i++;}cur = cur->next;count++;}cur->next = nullptr; // 注意结尾}
};

方法二

把链表放进双向队列，然后通过双向队列一前一后弹出数据，来构造新的链表。这种方法比操作数组容易一些，不用双指针模拟一前一后了

class Solution {
public:void reorderList(ListNode* head) {deque que;ListNode* cur = head;if (cur == nullptr) return;while(cur->next != nullptr) {que.push_back(cur->next); // 第一个放进去的是head->nextcur = cur->next;}cur = head;int count = 0; // 计数，偶数去后面，奇数取前面ListNode* node;while(que.size()) {if (count % 2 == 0) {node = que.back();que.pop_back();} else {node = que.front();que.pop_front();}count++;cur->next = node;cur = cur->next;}cur->next = nullptr; // 注意结尾}
};

方法三

将链表分割成两个链表，然后把第二个链表反转，之后在通过两个链表拼接成新的链表。

如图：

在这里插入图片描述

这种方法，比较难，平均切割链表，看上去很简单，真正代码写的时候有很多细节，同时两个链表最后拼装整一个新的链表也有一些细节需要注意！

代码如下：

class Solution {
private:// 反转链表ListNode* reverseList(ListNode* head) {ListNode* temp; // 保存cur的下一个节点ListNode* cur = head;ListNode* pre = NULL;while(cur) {temp = cur->next;  // 保存一下 cur的下一个节点，因为接下来要改变cur->nextcur->next = pre; // 翻转操作// 更新pre 和 cur指针pre = cur;cur = temp;}return pre;}public:void reorderList(ListNode* head) {if (head == nullptr) return;// 使用快慢指针法，将链表分成长度均等的两个链表head1和head2// 如果总链表长度为奇数，则head1相对head2多一个节点ListNode* fast = head;ListNode* slow = head;while (fast && fast->next && fast->next->next) {fast = fast->next->next;slow = slow->next;}ListNode* head1 = head;ListNode* head2;head2 = slow->next;slow->next = nullptr;// 对head2进行翻转head2 = reverseList(head2);// 将head1和head2交替生成新的链表headListNode* cur1 = head1;ListNode* cur2 = head2;ListNode* cur = head;cur1 = cur1->next;int count = 0; // 偶数取head2的元素，奇数取head1的元素while (cur1 && cur2) {if (count % 2 == 0) {cur->next = cur2;cur2 = cur2->next;} else {cur->next = cur1;cur1 = cur1->next;}count++;cur = cur->next;}if (cur2 != nullptr) { // 处理结尾cur->next = cur2;}if (cur1 != nullptr) {cur->next = cur1;}}
};

141. 环形链表

141. 环形链表 - 力扣（Leetcode）

快慢指针的一个应用。同时哈希表也可以解决这个问题，但是需要额外的空间。

思路

可以使用快慢指针法，分别定义 fast 和 slow指针，从头结点出发，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点，如果 fast 和 slow指针在途中相遇，说明这个链表有环。

为什么fast 走两个节点，slow走一个节点，有环的话，一定会在环内相遇呢，而不是永远的错开呢？

首先第一点： fast指针一定先进入环中，如果fast 指针和slow指针相遇的话，一定是在环中相遇，这是毋庸置疑的。

那么来看一下，为什么fast指针和slow指针一定会相遇呢？

可以画一个环，然后让 fast指针在任意一个节点开始追赶slow指针。

会发现最终都是这种情况，如下图：

在这里插入图片描述

fast和slow各自再走一步， fast和slow就相遇了

这是因为fast是走两步，slow是走一步，其实相对于slow来说，fast是一个节点一个节点的靠近slow的，所以fast一定可以和slow重合。

动画如下：

在这里插入图片描述

C++代码如下

class Solution {
public:bool hasCycle(ListNode *head) {ListNode* fast = head;ListNode* slow = head;while(fast != NULL && fast->next != NULL) {slow = slow->next;fast = fast->next->next;// 快慢指针相遇，说明有环if (slow == fast) return true;}return false;}
};

或者使用哈希表的方法，把所有遇到过的节点都加入表中，如果有节点重复出现了，因为是单链表，那一定是链表中有环了。

class Solution {
public:bool hasCycle(ListNode *head) {unordered_set set;ListNode* cur = head;while(cur){if(set.find(cur) != set.end()){return true;} else {set.insert(cur);}cur = cur->next;}return false;}
};