JAVA实现链表面试题

这份笔记整理了整整一个星期，每一行代码都是自己默写完成，并测试运行失败，同时也解读了一下《剑指offer》这本书中和链表有关的讲解，希望对考试和面试有所帮助。

本文包含链表的下面内容：

1、单链表的构建和数组

2、求单链表中节点的个数

3、查找单链表中的倒数第k个结点（剑指offer，题15）

4、查找单链表中的后面节点

5、合并两个有序的单链表，合并以后的链表一直有序【出现频率高】（剑指offer，题17）

6、单链表的反转【出现频率最高】（剑指offer，题16）

7、从尾到头打印单链表（剑指offer，题5）

8、判断单链表是否有环

9、取出有环链表中，环的长度

10、单链表中，取出环的起始点（剑指offer，题56）。本题需借助前面的第8题和第9题。

11、判断两个单链表相交的第一个交点（剑指offer，题37）

1、单链表的构建和遍历：

 public class LinkList {
 public Node head;
 public Node current;
 
 //方法：向链表中添加数据
 public void add(int data) {
  //判断链表为空的时候
  if (head == null) {//如果头结点为空，说明这个链表还没有创建，那就把新的结点赋给头结点
  head = new Node(data);
  current = head;
  } else {
  //创建新的结点，放在当前节点的后面（把新的结点合链表进行关联）
  current.next = new Node(data);
  //把链表的当前索引向后移动一位
  current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点
  }
 }
 
 //方法：遍历链表（打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历
 public void print(Node node) {
  if (node == null) {
  return;
  }
 
 current = node;
  while (current != null) {
  System.out.println(current.data);
  current = current.next;
  }
 } 
 
 class Node {
 //注：此处的两个成员变量权限不能为private，因为private的权限是仅对本类访问。
  int data; //数据域
  Node next;//指针域
 
  public Node(int data) {
  this.data = data;
 }
 }
 
 
 public static void main(String[] args) {
 LinkList list = new LinkList();
 //向LinkList中添加数据
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
  list.add(i);
  }
 
  list.print(list.head);// 从head节点开始遍历输出
 }
 
 }

上方代码中，这上面的Node节点采用的是外部类来表示（33行）。使用内部类的最大好处是可以和内部类进行私有操作的相互访问。

注：内部类访问的特征是：内部类可以直接访问内部类的成员，包括私有；外部类要访问内部类的成员，必须先创建对象。

为了便于添加和遍历的操作，在LinkList类中添加一个成员函数current链表结构 java代码，用来表示当前节点的索引（03行）。

这上面的递归链表的方式（20行）中，参数node表示从node节点开始递归，不一定要从head节点遍历。

2、求单链表中节点的个数：

注意检查链表是否为空。时间复杂度为O（n）。这个非常简单。

核心代码：

 //方法：获取单链表的长度
 public int getLength(Node head) {
  if (head == null) {
  return 0;
  }
 
  int length = 0;
  Node current = head;
  while (current != null) {
  length++;
  current = current.next;
  }
 
  return length;
 }

3、查找单链表中的倒数第k个结点：

3.1 普通思路：

先将整个数组从头到尾遍历一次，计算出数组的尺寸size，得到链表的尺寸时候，就好办了，直接输出第(size-k)个节点就可以了（注意链表为空，k为0，k为1，k大于数组中结点个数时的状况

）。时间复杂度为O（n），大概思路如下：

 public int findLastNode(int index) { //index代表的是倒数第index的那个结点
 
  //第一次遍历，得到链表的长度size
  if (head == null) {
  return -1;
  }
 
  current = head;
  while (current != null) {
  size++;
  current = current.next;
 }
  //第二次遍历，输出倒数第index个结点的数据
  current = head;
  for (int i = 0; i < size - index; i++) {
  current = current.next;
  }
 
 return current.data;
 }

如果面试官不允许你递归链表的长度，该如何做呢？接下来就是。

3.2 改进策略：（这种模式在其它题目中还有应用）

这里应该声明两个指针：即两个结点型的变量first和second，首先让first和second都指向第一个结点，然后让second结点往下挪k-1个位置，此时first和second就间隔了k-1个位置，然后整体向后移动这两个节点，直到second节点走到最后一个结点的时侯，此时first节点所指向的位置就是倒数第k个节点的位置。时间复杂度为O（n）

代码实现：（初版）

 public Node findLastNode(Node head, int index) {
 
  if (node == null) {
  return null;
  }
 
  Node first = head;
  Node second = head;
 
  //让second结点往后挪index个位置
  for (int i = 0; i < index; i++) {
  second = second.next;
  }
 
  //让first和second结点整体向后移动，直到second结点为Null
 while (second != null) {
  first = first.next;
  second = second.next;
  }
 
  //当second结点为空的时候，此时first指向的结点就是我们要找的结点
 return first;
 }

代码实现：（最终版）（考虑k小于数组中节点个数时的状况时，抛出异常）

上面的代码中，看似即将实现了功能，其实还不够健壮:

要切记k等于0的情况；

如果k大于数组中结点个数时，就会报空指针异常，所以此处应该做一下判断。

核心代码如下：

 public Node findLastNode(Node head, int k) {
 if (k == 0 || head == null) {
  return null;
  }
 
  Node first = head;
  Node second = head;
 
 //让second结点往后挪k-1个位置
  for (int i = 0; i < k - 1; i++) {
  System.out.println("i的值是" + i);
  second = second.next;
  if (second == null) { //说明k的值已经大于链表的长度了
  //throw new NullPointerException("链表的长度小于" + k); //我们自己抛出异常，给用户以提示
   return null;
  }
 }
  //让first和second结点整体向后移动，直到second走到最后一个结点
  while (second.next != null) {
  first = first.next;
  second = second.next;
  }
  //当second结点走到最后一个节点的时候，此时first指向的结点就是我们要找的结点
 return first;
 }

4、查找单链表中的后面节点：

同样，面试官不允许你算出链表的长度，该如何做呢？

思路：

和前面的第2节一样，也是修改两个指针first和second，只不过这里是，两个指针同时向前走，second指针每次走两步，first指针每次走一步，直到second指针走到最后一个结点时，此时first指针所指的节点就是中间结点。注意数组为空，链表节点个数为1和2的状况。时间复杂度为O（n）。

代码实现：

 //方法：查找链表的中间结点
 public Node findMidNode(Node head) {
 if (head == null) {
  return null;
 }
 Node first = head;
  Node second = head;
 //每次移动时，让second结点移动两位，first结点移动一位
 while (second != null && second.next != null) {
  first = first.next;
  second = second.next.next;
 }
 
 //直到second结点移动到null时，此时first指针指向的位置就是中间结点的位置
  return first;
 }

上方代码中，当n为偶数时，得到的后面结点是第n/2 + 1个结点。比如数组有6个节点时，得到的是第4个节点。

5、合并两个有序的单链表，合并以后的链表一直有序：

这道题就会被各公司考察。

例如：

链表1：

1->2->3->4

链表2：

2->3->4->5

合并后：

1->2->2->3->3->4->4->5

解题思路：

挨着比较链表1和链表2。

这个类似于归并排序。尤其要切记两个链表都为空、和其中一个为空的状况。只应该O (1) 的空间。时间复杂度为O (max(len1,len2))

代码实现：

 //两个参数代表的是两个链表的头结点
 public Node mergeLinkList(Node head1, Node head2) {
 if (head1 == null && head2 == null) { //如果两个链表都为空
  return null;
 }
  if (head1 == null) {
  return head2;
 }
  if (head2 == null) {
  return head1;
 }
 
 Node head; //新链表的头结点
  Node current; //current结点指向新链表 
 // 一开始，我们让current结点指向head1和head2中较小的数据，得到head结点
  if (head1.data < head2.data) {
  head = head1;
  current = head1;
  head1 = head1.next;
  } else {
  head = head2;
  current = head2;
  head2 = head2.next;
 }
 
  while (head1 != null && head2 != null) {
  if (head1.data < head2.data) {
   current.next = head1; //新链表中，current指针的下一个结点对应较小的那个数据
   current = current.next; //current指针下移
   head1 = head1.next;
  } else {
  current.next = head2;
   current = current.next;
   head2 = head2.next;
  }
  }
 
  //合并剩余的元素
  if (head1 != null) { //说明链表2遍历完了，是空的
  current.next = head1;
  }
 if (head2 != null) { //说明链表1遍历完了，是空的
  current.next = head2;
 }
 
  return head;
 }

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-122053-1.html