【初探数据结构】链表OJ算法——快慢指针

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文章目录

快慢指针

快慢指针(Fast and Slow Pointers)是一种常用于解决链表、数组等数据结构问题的算法技巧,通过两个指针以不同速度遍历数据来高效解决问题

核心思想

  • 快指针 :每次移动 两步(或自定义步长)。
  • 慢指针 :每次移动 一步
  • 目的:利用速度差,在单次遍历中解决特定问题(如检测循环、找中点等)。

找中点问题:

链表的中间结点 - 力扣(LeetCode)

给你单链表的头结点 head ,请你找出并返回链表的中间结点。

如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。

示例 1:

**输入:**head = [1,2,3,4,5]
输出: [3,4,5]

**解释:**链表只有一个中间结点,值为 3 。

示例 2:

**输入:**head = [1,2,3,4,5,6]
输出: [4,5,6]

**解释:**该链表有两个中间结点,值分别为 3 和 4 ,返回第二个结点。

思路讲解

定义一个步长为2的快指针fast,一个步长为1的慢指针slow,从头开始同时遍历该链表,当fast指向尾节点或为空时,slow恰好指向中间节点。

核心代码

c 复制代码
while(fast && fast->next){
        slow = slow->next;//slow每次走一步
        fast = fast->next->next;//fast每次走两步
    }
  • 链表只有一个中间结点,fast->next为空停止,slow为这个中间节点
  • 如果有两个中间结点,fast为空停止,slow为第二个中间节点。

完整代码

c 复制代码
struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head) {
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    while(fast && fast->next){
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
    }
    return slow;
}

寻找倒数第 k 个节点:

返回倒数第 k 个节点 - 力扣(LeetCode)

实现一种算法,找出单向链表中倒数第 k 个节点。返回该节点的值。

示例:

输入: 1->2->3->4->5 和 k = 2
输出: 4

说明:

给定的 k 保证是有效的。

思路讲解

定义一对快慢指针指向链表头部,先让快指针走k步,使得快指针与慢指针相距k,然后再让两个指针以相同的速度同时走,当快指针走到空时,慢指针指向的位置就是倒数第k个节点

代码解析

c 复制代码
int kthToLast(struct ListNode* head, int k) {
//定义一对快慢指针指向链表头部
    struct ListNode* fast = head;
    struct ListNode* slow = head;
    //先让快指针走k步,使得快指针与慢指针相距k
    while(k--){
        fast = fast->next;
    }
    //让两个指针以相同的速度同时走,当快指针走到空时,慢指针指向的位置就是倒数第k个节点
    while(fast){
        fast = fast->next;
        slow = slow->next;
    }
    return slow->val;
}

结语

如果读者觉得不过瘾,那就再来两题吧~
141. 环形链表 - 力扣(LeetCode)
19. 删除链表的倒数第 N 个结点 - 力扣(LeetCode)

本文只讲解了两个简单的题目,目的在于帮助读者打好基础,下一篇文章将要讲解的带环链表也会用到快慢指针,届时读者可以对其有更深层次的认知。

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