Leetcode 234. 回文链表(进阶)

1.题目描述

请判断一个链表是否为回文链表。

示例 1:

输入: 1->2
输出: false

示例 2:

输入: 1->2->2->1
输出: true

进阶：
你能否用 O(n) 时间复杂度和 O(1) 空间复杂度解决此题？

2.解法一：(空间复杂度O(n))

遍历一遍链表压栈，借助栈把链表倒序，然后依次比较“原链表元素”和“新栈中元素”，如果都相等则返回true，否则返回false。

这样简单粗暴，代码的主体包含在解法二中了，这里不列出了。

另外，这种解法的时间要求能不能通过Leetcode的测试，我没有试过，因为觉得没必要试。

3.解法二：(空间复杂度O(n/2))

解题思路：使用两个指针，fast和slow指针。

（1）fast指针每次走两步，slow指针每次走一步；

（2）fast指针走到链表末尾的时候，slow指针走到链表的中间位置结点（链表长度n为偶数）或中间位置的前一个结点（链表长度n为奇数）；

（1）——>（2）——>（3）——>（2）——>（1）
               slow           fast
（1）——>（2）——>（3）——>（3）——>（2） ——>  （1）
               slow        (fast)  多走1步 fast

　　

（3）slow直接到了中间，就可以将整个链表的后半部分压栈实现逆序，依次和前半部分比较，思路同解法一。

注：就是在这里，额外的时间复杂度减少了n/2，因为只需要将链表中一半的元素压栈。

其他的细节，代码里有详细注释。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */

static const auto __ = []() {
    // turn off sync
    std::ios::sync_with_stdio(false);
     // untie in/out streams
    std::cin.tie(nullptr);
    return nullptr;
}();

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(ListNode* head) {
        //额外空间复杂度O(n/2)

        /*使用两个指针，fast指针每次走两步，slow指针每次走一步；fast指针走到链表末尾的时候，
        slow指针走到链表的中间位置结点（链表长度n为偶数）或中间位置的前一个结点（链表长度n为奇数）
        */

        //判空
        if(head == NULL) return true;
        //单节点链表
        if(head->next == NULL) return true;

        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;//指向第一个结点

        //fast指针指向末尾结点，slow指针指向中间位置结点或中间位置的前一个结点

        ////注意：这里的结束判断主要看fast!!!
        while(fast->next != NULL && fast->next->next != NULL )
        {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
        }
        //链表长度为偶数，fast指针最后多走一步到链表末尾
        if(fast->next)
            fast = fast->next;

         stack<int> s;
        //将链表后半部分元素压栈，通过栈来实现逆序
        while(slow->next)
        {
            s.push(slow->next->val);
            slow = slow->next;
        }

        //依次比较前半部分元素和逆序的后半部分元素
        while(!s.empty())
        {
            if(s.top() != head->val)
                return false;
            //前、后一起往后移动
            s.pop();
            head = head->next;
        }
        return true;
    }
};

4.解法三：(进阶：空间复杂度O(1))

 解题思路：解法三和解法二的区别在于，最后不使用栈来倒序链表后半部分的元素，而是选择直接本地操作(额外空间复杂度为O(1))，在原链表上将后半部分元素倒置（反转），比较完后得出结果后，再 还原链表，返回结果。

代码中有详细注释。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */

static const auto __ = []() {
    // turn off sync
    std::ios::sync_with_stdio(false);
     // untie in/out streams
    std::cin.tie(nullptr);
    return nullptr;
}();

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(ListNode* head) {
        //额外空间复杂度O(1)

        //判空
        if(head == NULL) return true;
        //单节点链表
        if(head->next == NULL) return true;
        //双节点链表
        if(head->next->next == NULL)
            if(head->val == head->next->val)
                return true;
            else
                return false;

        ListNode* fast = head;
        ListNode* slow = head;//指向第一个结点

        //fast指针指向末尾结点，slow指针指向中间位置结点或中间位置的前一个结点

        ////注意：这里的结束判断主要看fast!!!
        while(fast->next != NULL && fast->next->next != NULL )
        {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
        }
        //链表长度为偶数，fast指针最后多走一步到链表末尾
        if(fast->next)
            fast = fast->next;

        //-----区别在这里，元素不压栈，直接将链表后半部分元素逆序，比较完后得出结果后，再还原链表，返回结果--------//

        //---------------链表的后半部分元素“倒序”-------------------//
        ListNode* p = slow->next;
        ListNode* q = NULL;
        ListNode* cur = NULL;

        slow->next = NULL;
        while(p)
        {
            cur = p->next;
            p->next = q;
            q = p;
            p = cur;
        }

       //依次比较 前半部分元素 和 逆序的后半部分元素
        while()
        {
            if(fast->val != head->val)
            {
                //链表复原
                ListNode* m = q->next;
                ListNode* n = NULL;
                ListNode* cur2 = NULL;
                q->next = NULL;
                while(m){
                    cur2 = m->next;
                    m->next = n;
                    n = m;
                    m = cur2;
                }
                slow->next = n;

                return false;
            }

            //前、后一起往后移动
            fast = fast->next;
            head = head->next;
            
            //--------在这里判断结束，是调试的结果----//
            //针对这种情况：（3）——>(1)——>(2)——>(3),后半部分反转之后的链表是（3）——>(1)——>(3)——>(2)  
            // 如果使用while(head->next)作为结束，会少比较一次，也就是最后（1）和（2）不会比较到，从而出错
            if(fast == NULL)
                break;
        }

         //链表复原
        ListNode* m = q->next;
        ListNode* n = NULL;
        ListNode* cur2 = NULL;
        q->next = NULL;
        while(m){
            cur2 = m->next;
            m->next = n;
            n = m;
            m = cur2;
         }
        slow->next = n;

        return true;
    }
};

参考资料：

1.https://blog.csdn.net/blioo/article/details/62050967 单向链表反转（倒置）问题