链表基础之LeetCode题解

开发 前端
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。由于不必须按顺序存储,链表的插入和删除操作可以达到O(1)的复杂

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前言

今天继续算法题:从尾到头打印链表

链表

在看今天题目之前,我们先了解下链表。

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构。由于不必须按顺序存储,链表的插入和删除操作可以达到O(1)的复杂度

熟悉数组的都知道,数组是需要一块连续的内存空间来存储。而链表就不需要,它是通过指针来将内存块串联起来。

常见的链表结构有:单链表、双向链表和循环链表。(图片来自参考链接)

单链表

 

第一个接点为头结点,最后一个结点是尾结点。

从图中可以看出来:当某个结点不是指向下一个结点,而是指向了null,空地址,那么这个结点就是这个链表最后一个结点,也就是尾结点。

当我们插入或者删除结点只需要修改next结点就行,也就是修改next指针指向地址,比如这样一个链表:

  1. a->next=b, b->next=c, c->next=d 

a下一个结点是b,b下一个结点是c...

如果我们要在ab直接插入一个结点p,得益于链表的不连续性,我们只需要修改a的next为p,p的next为b就行了。

  1. a->next=p, p->next=b, b->next=c, c->next=d 

通俗点说,插入的时候,就修改两个结点的跟屁虫就行啦。所以不同于数组插入和删除操作,链表的插入和删除效率很高,不需要考虑空间连续问题,所以对应的时间复杂度是O(1)。

但是反过来,如果要查询第n个数据为谁,这个就比较麻烦了。不像数组由于内存连续,所以很轻易就知道n对应的数据。而链表需要一个个next查找,所以链表随机访问的效率就不如数组了,时间复杂度为O(n)。

循环链表

 

循环链表和单链表的区别就是,尾结点指针会指向头结点,形成一个环形,这就是循环链表。

双向链表

 

如图所示,双向链表和单链表的区别就是,每个结点不仅有下个结点的地址,还有上一个结点的地址。

这样有什么好处呢?在特定的情境中能提高效率。比如我要在某个结点B的前面插入数据,那么我需要从头开始便利,找到某个结点的next指向这个B的地址,然后进行数据的插入。

但是双向链表则可以直接获知结点B的前驱结点地址,大大提高了插入效率。

链表的基础知识就介绍到这里了,下面看一个链表相关的算法题。

题目:从尾到头打印链表

输入一个链表的头节点,从尾到头反过来返回每个节点的值(用数组返回)。

示例 1:

输入:head = [1,3,2] 输出:[2,3,1]

限制:

0 <= 链表长度 <= 10000

解法一

题目意思很简单,就是一个链表,现在要先从尾巴倒着打印链表的数字。

那我们就可以想到可以用到递归算法,递归算法其实就是两步,先递后归,我们可以先传递到链表的最后一位,也就是next->null为空的时候,然后开始归档把数据依次输出,即完成了从结尾开始输出数字的需求了。

  • 递推阶段:走到链表结尾为结束的标志。
  • 归档阶段:从结尾处一层层输出数字,先输出到ArrayList,在转为数组。

不明白的可以看看代码:

  1. class Solution { 
  2.     ArrayList<Integer> tmp = new ArrayList<Integer>(); 
  3.     public int[] reversePrint(ListNode head) { 
  4.         recur(head); 
  5.         int[] res = new int[tmp.size()]; 
  6.         for(int i = 0; i < res.length; i++) 
  7.             res[i] = tmp.get(i); 
  8.         return res; 
  9.     } 
  10.  
  11.     //递归方法 
  12.     void recur(ListNode head) { 
  13.      //到链表结尾处,递推结束,开始归档,依次输出 
  14.         if(head == nullreturn
  15.         recur(head.next); 
  16.         tmp.add(head.val); 
  17.     } 

方法消耗情况

  1. 执行用时:1 ms 
  2. 内存消耗:40.5 MB 

时间复杂度

该算法相当于遍历了两遍链表,递推一遍,归档一遍,所以一共为2n。

去除常量,时间复杂度就是O(n)

空间复杂度

由于用到ArrayList和数组,所以空间复杂度也是O(n)。

解法二

第二种解法就是利用栈的特点:先入后出。(栈的知识点后面再细说)

先入后出不就是题目的需求么,从尾部倒着输出数字。

所以我们把链表依次入栈,然后在依次出栈就可以完成需求了。

  1. class Solution { 
  2.     public int[] reversePrint(ListNode head) { 
  3.         LinkedList<Integer> stack = new LinkedList<Integer>(); 
  4.         while(head != null) { 
  5.             stack.addLast(head.val); 
  6.             head = head.next
  7.         } 
  8.         int[] res = new int[stack.size()]; 
  9.         for(int i = 0; i < res.length; i++) 
  10.             res[i] = stack.removeLast(); 
  11.     return res; 
  12.     } 

方法消耗情况

  1. 执行用时:1 ms 
  2. 内存消耗:39.2 MB 

时间复杂度

同上一个算法一样,时间复杂度就是入栈和出栈的时间,也就是O(n)。

空间复杂度

由于用到了stack和数组res,所以空间复杂度也是O(n)。

参考

https://leetcode-cn.com/problems/cong-wei-dao-tou-da-yin-lian-biao-lcof/

https://time.geekbang.org/column/article/41013

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责任编辑:武晓燕 来源: 码上积木
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