數據結構與算法——鏈表（1）

最近一直在看《劍指Offer》這本書，現在總結一下對於鏈表方面的一點認識。

鏈表的結構很簡單，它由指針把若干個結點連成鏈狀結構。鏈表的基本操作包括：創建、插入結點、刪除結點等。鏈表是一種動態存儲結構，在創建鏈表的時候無需知道鏈表的長度，當插入一個結點時，我們只需要爲新插入的節點分配內存，然後調整指針的指向來確保新插入的結點被鏈接到鏈表當中。內存分配不是在創建鏈表時一次完成的，而是每添加一個結點分配一此內存，由於沒有閒置的內存，鏈表的效率比數組高。單向鏈表的結構可以如下表示：

struct ListNode
{
	int value;
	ListNode*next;
};

那麼往鏈表的末尾添加一個結點的代碼爲：

void AddToTail(ListNode** head,int value)
{
	ListNode*pNew=new ListNode();
	pNew->value=value;
	pNew->next=NULL;
	if(*head==NULL)
	{
		*head=pNew;
	}
	else
	{
		ListNode*Node=*head;
		while(Node->next!=NULL)
		{
			Node=Node->next;
		}
		Node->next=pNew;
	}
}

其中其中特別要注意的是函數的第一個參數傳入的是指針的指針。這是因爲我們在函數中有可能要改變頭結點的指向，當我們往一個空鏈表中插入結點時，新插入的結點就是鏈表的頭指針。此時，會改變頭指針的指向，因此必須把頭指針pHead參數設爲指向指針的指針。補充：編譯器會爲函數的參數製作一個臨時的副本，當指針Phead作爲函數參數時，編譯器會自動爲該指針創建一個副本PHead_,使Phead和Phead_指向同一個數據，在函數中，假若這是一個空的鏈表，當插入第一個結點時，會在函數的內部爲PHead_分配一塊內存，但是Phead沒有任何改變，任然是一個空指針。

鏈表側查找與刪除：

void RemoveNode(ListNode** head,int value)
{
	if(head==NULL||*head==NULL)
		return;
	ListNode *ToBeDeleteNode=NULL;//新建節點的時候必須初始化爲NULL；
	if((*head)->value==value)
		ToBeDeleteNode=*head;
	else
	{
		ListNode *pNode=*head;//當前檢測的節點
		ListNode *pNode_pre=pNode;//當前已經檢測過的節點
		while(pNode->value!=value&&pNode->next!=NULL)
		{       pNode_pre=pNode;
				pNode=pNode->next;
		}
		if(pNode->value==value)
		{
			ToBeDeleteNode=pNode;
			pNode_pre->next=pNode->next;//一定要注意這個地方
		}
		else
		{
			cout<<"cannot  find"<<endl;
		}
	}
	if(ToBeDeleteNode!=NULL)
	{
		delete ToBeDeleteNode;
		ToBeDeleteNode=NULL;//刪除結點之後，要將指針設爲空
	}
}

在涉及鏈表的刪除問題時，一定要注意以下幾點：

一、所要刪除的結點是不是空的

二、所要刪除的結點是不是頭結點。

問題一：

求鏈表中倒數第K個結點。

第一種思路，從頭開始遍歷整個鏈表，求取鏈表的長度n，倒數第K個結點就是從頭開始第n-k+1個結點。但是這種方法，需要兩次遍歷鏈表，效率不高。

第二種思路，我們可以定義兩個指針p_fist和p_second，都指向表頭，p_first先走k-1步，然後，p_second從頭開始走，當p_fisrst走到末尾的時候，p_second就是倒數第K個結點，這種方法只遍歷一次鏈表，效率高。

//求解鏈表中倒數K個結點
ListNode* FindKthNode(ListNode*head,int k)
{
	if(head==NULL||k==0)
		return NULL;//檢查是否爲空鏈表
	ListNode *pHead=head;
	ListNode *BehindHead=head;
	for(int i=0;i<k-1;i++)
	{
		if(pHead->next!=NULL)//檢查K是否大於鏈表的長度
			pHead=pHead->next;
		else
			return NULL;
	}
	while(pHead->next!=NULL)
	{
		pHead=pHead->next;
		BehindHead=BehindHead->next;//
	}
	return BehindHead;

這裏需要注意幾個問題，來保證程序的魯棒性。在函數的入口處添加代碼以驗證用戶的輸入是否合法。

一、輸入的頭指針爲空

二、輸入的k大於結點總數

三、輸入的參數K等於0或小於0，

for(int i=0;i<k-1;i++)

上述循環就會崩潰。

相似的題目：求鏈表的中間結點，如果鏈表中結點總數爲奇數，返回中間結點；如果鏈表中結點總數爲偶數，返回中間兩個結點中的任意一個結點。爲了解決這個問題，我們也可以定義兩個指針，同時從鏈表的頭結點出發,一個每次走一步，另一個每次走兩步，當走的快的指針走到鏈表的末尾時，走的慢的指針正好在鏈表的中間。

ListNode* FindMiddle(ListNode*head)
{
	if(head==NULL)
		return NULL;
	if(head->next==NULL)
		return head;
	ListNode *p_first=head;
	ListNode *p_second=head;
	while(p_first->next!=NULL)
	{

		   p_first=p_first->next;
		if(p_first->next!=NULL)
			p_first=p_first->next;
		else
			break;
		p_second=p_second->next;

	}
	return p_second;
}

反轉鏈表：

ListNode* ReverseList(ListNode* head)
{
	if(head==NULL)
		return NULL;
	if(head->next==NULL)
		return head;
	ListNode *pReversedHead=NULL;
	ListNode *pNode=head;
	ListNode *pPrev=NULL;
	while(pNode!=NULL)
	{
		ListNode *next=pNode->next;
		if(next==NULL)//到了最後一個結點，反轉之後的頭結點
			pReversedHead=pNode;
		pNode->next=pPrev;//當前結點指向前一個結點
		pPrev=pNode;
		pNode=next;
		 
	}
	return pReversedHead;
}

總結了一下要點：

1、三個指針，當前結點的指針、當前結點的前一個結點，當前結點的下一個結點

2、記錄當前結點的下一個結點