数据结构练习题5(链表和栈)

1环形链表 II

给定一个链表的头节点 head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始 )。如果 pos-1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改链表。

示例 1:

复制代码
输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

示例 2:

复制代码
输入:head = [1,2], pos = 0
输出:返回索引为 0 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

示例 3:

复制代码
输入:head = [1], pos = -1
输出:返回 null
解释:链表中没有环。

提示:

  • 链表中节点的数目范围在范围 [0, 104]
  • -105 <= Node.val <= 105
  • pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

思路:

  1. 初始化指针

    • 使用两个指针 fastslow,初始时都指向链表的头节点 head
  2. 检测环

    • 在一个 while 循环中,不断移动 fastslow 指针,直到 fastfast->next 变为 NULL 或者 fastslow 指针相遇。
    • fast 指针每次移动两步(fast = fast->next->next)。
    • slow 指针每次移动一步(slow = slow->next)。
    • fastslow 指针相遇时,说明链表中存在环。
  3. 检查是否有环

    • 如果 fastfast->next 变为 NULL,说明链表没有环,此时返回 NULL
  4. 找到环的入口

    • 当快慢指针相遇后,将 fast 指针重新指向链表的头节点 head
    • 然后让 fastslow 指针同时每次移动一步,直到它们再次相遇。
    • 二者相遇的节点就是环的入口节点。
  5. 返回环的入口节点

    • 返回 fastslow 指针,它们此时指向环的入口节点。

代码:

cs 复制代码
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    // 使用快慢指针检测是否有环
    struct ListNode* fast = head;
    struct ListNode* slow = head;

    while (true) {
        // 如果快指针或快指针的下一个节点为 nullptr,直接返回 nullptr
        if (fast == nullptr || fast->next == nullptr) {
            return nullptr; 
        }
        fast = fast->next->next; // 快指针移动两步
        slow = slow->next;       // 慢指针移动一步

        // 检查快慢指针是否相遇
        if (fast == slow) {
            break; // 找到环
        }
    }

    // 找到环的入口
    fast = head; // 将快指针重置到头节点
    while (fast != slow) {
        fast = fast->next; // 快指针和慢指针同时移动一步
        slow = slow->next;
    }

    // 返回环的入口节点
    return fast;
}

2有效的括号

给定一个只包括 '('')''{''}''['']' 的字符串 s ,判断字符串是否有效。

有效字符串需满足:

  1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
  2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
  3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1:

**输入:**s = "()"

**输出:**true

示例 2:

**输入:**s = "()[]{}"

**输出:**true

示例 3:

**输入:**s = "(]"

**输出:**false

示例 4:

**输入:**s = "([])"

**输出:**true

提示:

  • 1 <= s.length <= 104
  • s 仅由括号 '()[]{}' 组成

思路:

先来分析一下 这里有三种不匹配的情况,
第一种情况,字符串里左方向的括号多余了 ,所以不匹配。(第一种情况:已经遍历完了字符串,但是栈不为空,说明有相应的左括号没有右括号来匹配,所以return false) 第二种情况,括号没有多余,但是 括号的类型没有匹配上。(第二种情况:遍历字符串匹配的过程中,发现栈里没有要匹配的字符。所以return false)
第三种情况,字符串里右方向的括号多余了,所以不匹配。(遍历字符串匹配的过程中,栈已经为空了,没有匹配的字符了,说明右括号没有找到对应的左括号return false) 我们的代码只要包含这三种不匹配的情况,就不会出问题

字符串遍历完之后,栈是空的,就说明全都匹配了。

代码:

cs 复制代码
bool isValid(char * s) {
    int len = strlen(s);
    // 为栈分配内存,栈最多能存储 len 个元素
    char* stack = malloc(sizeof(char) * len); 
    int count = 0; // 栈的当前大小
    
    // 遍历字符串中的每个字符
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        // 如果是左括号,压入栈中
        if (s[i] == '(' || s[i] == '{' || s[i] == '[') {
            stack[count++] = s[i]; // 将左括号压入栈中
        } 
        // 如果是右括号,进行匹配检查
        else {
            // 检查当前栈是否为空,或栈顶的左括号是否与当前右括号匹配
            if (count == 0) {
                // 情况 3:遍历字符串匹配的过程中,栈已经为空了,没有匹配的字符了,说明右括号没有找到对应的左括号
                return false; 
            }
            char top = stack[count - 1]; // 获取栈顶元素
            // 检查匹配
            if ((s[i] == ')' && top == '(') || 
                (s[i] == '}' && top == '{') || 
                (s[i] == ']' && top == '[')) {
                count--; // 匹配成功,弹出栈顶元素
            } else {
                // 情况 2:遍历字符串匹配的过程中,发现栈里没有要匹配的字符
                return false; 
            }
        }
    }
    
    // 情况 1:已经遍历完了字符串,但是栈不为空,说明有相应的左括号没有右括号来匹配
    return count == 0; // 返回 true,表示有效;否则返回 false,无效
}
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