代码随想录算法训练营第四天 |链表总结

1、每次先加判断:
if (head == null) {
        return head;
    }
2、ListNode dummy = new ListNode(-1, head);和ListNode dummy = new ListNode(-1);区别:

在Java中,ListNode dummy = new ListNode(-1, head); 和 ListNode dummy = new ListNode(-1); 的主要区别在于是否将虚拟节点的next指针指向head。

当你使用ListNode dummy = new ListNode(-1, head);时,你创建了一个哑节点(dummy node),并让它的指针指向链表的头节点。这样做的好处是,可以将头节点当做普通节点处理,不需要单独考虑。例如,当需要对链表进行某种操作时,可以省略头节点为空的情况判断。因为dummy节点的存在,头节点和其他节点可以进行同样的操作。

而当你使用ListNode dummy = new ListNode(-1);时,你只创建了一个值为-1的节点,但没有将其next指针指向任何其他节点。这意味着,如果你需要使用这个节点来表示链表的头部,并且需要对该链表进行操作,你需要额外进行一些处理,例如设置dummy.next = head。

所以推荐用:ListNode dummy = new ListNode(-1, head)

3、head = new ListNode(0)和head = new ListNode()区别:

在Java中,ListNode通常是一个用于表示链表节点的类,具有一个整数值(或其他数据类型)和指向下一个节点的引用。对于以下两种初始化链表头节点的方式:

head = new ListNode(0)

这行代码创建了一个新的ListNode对象,并将其初始值(val)设置为0,同时下一个节点(next)默认被初始化为null。当你需要立即创建一个带有特定值(这里是0)的链表节点时,这种方式非常有用。在处理链表问题时,常常用0或特殊的占位值作为哨兵节点,来简化边界条件的处理。

head = new ListNode()

如果ListNode类没有无参数构造器或者没有显示定义构造器,这将会导致编译错误,因为没有匹配的构造函数可以调用。但如果ListNode类有一个默认的无参构造器,那么这行代码将创建一个新的ListNode对象,其值(val)默认初始化为其类型的默认值(对于int是0,对于引用类型是null),并且next属性同样会被初始化为null。然而,在实际处理链表时,这种形式不常见,除非你确实想创建一个空值节点,并且该节点的值不需要有特殊含义。

总结来说,在处理链表时,head = new ListNode(0)更常见,因为它明确地设置了节点的值,而head = new ListNode()仅在你需要无初始值的新节点时使用,并且类提供了无参构造函数支持这种情况。

4、环形链表精髓:

主要考察两知识点:

  • 判断链表是否环
  • 如果有环,如何找到这个环的入口

#判断链表是否有环

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:

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:

#如果有环,如何找到这个环的入口

此时已经可以判断链表是否有环了,那么接下来要找这个环的入口了。

假设从头结点到环形入口节点 的节点数为x。 环形入口节点到 fast指针与slow指针相遇节点 节点数为y。 从相遇节点 再到环形入口节点节点数为 z。 如图所示:

那么相遇时: slow指针走过的节点数为: x + y, fast指针走过的节点数:x + y + n (y + z),n为fast指针在环内走了n圈才遇到slow指针, (y+z)为 一圈内节点的个数A。

因为fast指针是一步走两个节点,slow指针一步走一个节点, 所以 fast指针走过的节点数 = slow指针走过的节点数 * 2:

(x + y) * 2 = x + y + n (y + z)

两边消掉一个(x+y): x + y = n (y + z)

因为要找环形的入口,那么要求的是x,因为x表示 头结点到 环形入口节点的的距离。

所以要求x ,将x单独放在左面:x = n (y + z) - y ,

再从n(y+z)中提出一个 (y+z)来,整理公式之后为如下公式:x = (n - 1) (y + z) + z 注意这里n一定是大于等于1的,因为 fast指针至少要多走一圈才能相遇slow指针。

这个公式说明什么呢?

先拿n为1的情况来举例,意味着fast指针在环形里转了一圈之后,就遇到了 slow指针了。

当 n为1的时候,公式就化解为 x = z,

这就意味着,从头结点出发一个指针,从相遇节点 也出发一个指针,这两个指针每次只走一个节点, 那么当这两个指针相遇的时候就是 环形入口的节点

也就是在相遇节点处,定义一个指针index1,在头结点处定一个指针index2。

让index1和index2同时移动,每次移动一个节点, 那么他们相遇的地方就是 环形入口的节点。

动画如下:

那么 n如果大于1是什么情况呢,就是fast指针在环形转n圈之后才遇到 slow指针。

其实这种情况和n为1的时候 效果是一样的,一样可以通过这个方法找到 环形的入口节点,只不过,index1 指针在环里 多转了(n-1)圈,然后再遇到index2,相遇点依然是环形的入口节点。

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