剑指offer题目系列三（链表相关题目）

本篇延续上一篇剑指offer题目系列二，介绍《剑指offer》第二版中的四个题目：O(1)时间内删除链表结点、链表中倒数第k个结点、反转链表、合并两个排序的链表。同样，这些题目并非严格按照书中的顺序展示的，而是按自己学习的顺序，每个题目包含了分析和代码。

9、O(1)时间内删除链表结点

题目：

在O(1)时间内删除链表结点。给定单链表的头指针和一个结点指针，定义一个方法在O(1)时间内删除该结点。

单链表的定义如下：

解答：

单向链表删除一个结点，最直观的想法是从链表的头结点开始顺序遍历查找要删除的结点，然后删除该结点，这种做法的时间复杂度为O(n)，显然不满足本题要求。如果我们把下一个结点的信息复制到要删除的结点上，覆盖原有内容，再把下一个结点删除，这样就相当于把该结点删除了，本题解法基于这种方式。

首先把要删除的结点（i）的下一个结点（j）的信息复制到结点i，然后把i指向它的下下个结点（即j的下一个结点），然后再把结点j删除，这样就把i删除了。有两个特殊情况：如果要删除的结点i所在的链表中只有一个结点，那么将其置空（null）即可；如果要删除的结点i是链表尾部的最后一个结点，这就需要从链表的头结点开始，顺序遍历链表到该结点，然后将其置空（null），完成删除。

代码：

可以看到，删除头结点和中间结点的时间复杂度为O(1)，而删除尾结点的时间复杂度为O(n)，但总的平均时间复杂度还是O(1)，符合要求。

10、链表中倒数第k个结点

题目：

输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。按大多数人的习惯，设链表的尾结点为倒数第一个结点。

单链表的定义如下：

解答：

本题采用快慢指针的思想，可以定义两个指针。第一个指针从链表的头结点开始遍历k-1个结点，第二个指针保持不动；当第一个结点遍历到第k个结点时，第二个结点从链表的头结点开始遍历，两个指针的距离始终保持k-1。当第一个指针遍历到链表的尾结点时，此时第二个指针所在的位置正是倒数第k个结点的位置。需要注意的是链表不能为空（null），同时k不能大于链表长度。

代码：

11、反转链表

题目：

定义一个方法，输入一个链表的头结点，反转该链表并输出反转后链表的头结点。

单链表的定义如下：

解答：

本题需要知道三个结点，即当前结点（node）、当前结点的前一个结点（preNode）、当前结点的下一个结点（nextNode）。

反转时，将当前结点（node）的下一个结点指向其前一个结点（preNode），这样当前结点（node）与其原来的下一个结点（nextNode）之间发生了断裂，所以需要保存其原来的下一个结点（nextNode）信息。然后将当前结点赋值给前一个结点（preNode），下一个结点赋值给当前结点……以此类推，直到下一个结点为空，此时当前结点就是反转后链表的头结点。

代码：

12、合并两个排序的链表

题目：

输入两个递增排序的链表，合并这两个链表并使新链表中的结点仍然是递增排序的。

例如：输入链表1：1->3->5->7

链表2：2->4->6->8

返回链表：1->2->3->4->5->6->7->8

单链表的定义如下：

解答：

本题采用递归方法，利用归并的思想。

首先定义一个新链表（newList），存放合并后的数据。然后分别遍历两个链表（list1和list2）的头结点，比较其大小。如果list1的头结点小于等于list2的头结点，则将list1的头结点添加到新链表中（newList），然后将list1头结点的下一个结点与list2的头结点作为参数，执行本方法（即递归）；反过来如果list1的头结点大于list2的头结点，则将list2的头结点添加到新链表中（newList），然后将list1的头结点与list2头结点的下一个结点作为参数，执行本方法（即递归）……以此类推，不断递归，直到list1或list2为空，然后将另一个列表剩余结点直接放到新链表中即可。

例如题目中两个链表第一次比较时，list1的头结点1小于list2的头结点2，故list1头结点1放入newList中；然后list1头结点的下一个结点3大于list2的头结点2，故list2头结点2放入newList中；然后list1头结点的下一个结点3小于list2头结点的下一个结点4，故list1头结点的下一个结点3放入newList中……

代码：

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