链表+6道前端算法面试高频题解

时间 2021-04-07

标签 javascript 前端 java node git github 面试数组数据结构性能栏目快乐工作繁體版

原文原文链接

数组在上一篇的专栏，中咱们进行了回顾和刷题。javascript

链表

趁热打铁，咱们来对比数组来学习链表。前端

首先要明确的是，链表和数组的底层存储结构不一样，数组要求存储在一块连续的内存中，而链表是经过指针将一组零散的内存块串联起来。java

可见链表对内存的要求下降了，可是随机访问的性能就没有数组好了，须要 O(n) 的时间复杂度。node

下图中展现了单链表及单链表的添加和删除操做，其实链表操做的本质就是处理链表结点之间的指针。git

在删除链表结点的操做中，咱们只须要将须要删除结点的前驱结点的 next 指针，指向其后继便可。这样，当前被删除的结点就被丢弃在内存中，等待着它的是被垃圾回收器清除。github

为了更便于你理解，链表能够类比现实生活中的火车，火车的每节车箱就是链表的一个个结点。车箱之间相互链接，能够添加或者移除掉。春运时，客运量比较大，列车通常会加挂车箱。面试

链表的结点结构由数据域和指针域组成，在 JavaScript 中，以嵌套的对象形式实现。数组

{
    // 数据域
    val: 1,
    // 指针域
    next: {
        val:2,
        next: ...
    }
}

名词科普

头结点：头结点用来记录链表的基地址，是咱们遍历链表的起点
尾结点：尾结点的指针不是指向下一个结点，而是指向一个空地址 NULL
单链表：单链表是单向的，它的结点只有一个后继指针 next 指向后面的结点，尾结点指针指向空地址
循环链表：循环链表的尾结点指针指向链表的头结点
双向链表：双向链表支持两个方向，每一个结点不止有一个后继指针 next 指向后面的结点，还有一个前驱指针 prev 指向前面的结点，双向链表会占用更多的内存，可是查找前驱节点的时间复杂度是 O(1) ，比单链表的插入和删除操做都更高效
双向循环链表

循环链表

双向链表

双向循环链表

开启刷题

前端食堂的 LeetCode 题解仓库

年初立了一个 flag，上面这个仓库在 2021 年写满 100 道前端面试高频题解，目前进度已经完成了 50%。数据结构

若是你也准备刷或者正在刷 LeetCode，不妨加入前端食堂，一块儿并肩做战，刷个痛快。性能

了解了链表的基础知识后，立刻开启咱们愉快的刷题之旅，我整理了 6 道高频的 LeetCode 链表题及题解以下。

01 删除链表的倒数第 N 个结点

原题连接

快慢指针

先明确，删除倒数第 n 个结点，咱们须要找到倒数第 n+1 个结点，删除其后继结点便可。

添加 prev 哨兵结点，处理边界问题。
借助快慢指针，快指针先走 n+1 步，而后快慢指针同步往前走，直到 fast.next 为 null。
删除倒数第 n 个结点，返回 prev.next。

const removeNthFromEnd = function(head, n) {
    let prev = new ListNode(0), fast = prev, slow = prev;
    prev.next = head;
    while (n--) {
        fast = fast.next;
    }
    while (fast && fast.next) {
        fast = fast.next;
        slow = slow.next;
    }
    slow.next = slow.next.next;
    return prev.next;
}

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

02 合并两个有序链表

原题连接

思路

使用递归来解题
将两个链表头部较小的一个与剩下的元素合并
当两条链表中的一条为空时终止递归

关键点

掌握链表数据结构
考虑边界状况

复杂度分析

n + m 是两条链表的长度

时间复杂度：O(m + n)
空间复杂度：O(m + n)

const mergeTwoLists = function (l1, l2) {
    if (l1 === null) {
        return l2;
    }
    if (l2 === null) {
        return l1;
    }
    if (l1.val < l2.val) {
        l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);
        return l1;
    } else {
        l2.next = mergeTwoLists(l1, l2.next);
        return l2;
    }
}

03 两两交换链表中的节点

原题连接

先明确想要交换节点共须要有三个指针进行改变。

因此咱们须要在链表头部添加一个哨兵节点
循环中首先操做三个指针完成节点交换
指针右移，进行下一对节点的交换

迭代 + 哨兵节点

const swapPairs = (head) => {
  const dummy = new ListNode(0);
  dummy.next = head; // 头部添加哨兵节点
  let prev = dummy;

  while (head && head.next) {
    const next = head.next; // 保存 head.next
    head.next = next.next;
    next.next = head;
    prev.next = next;
    // 下面两个操做将指针更新
    prev = head;      
    head = head.next;
  }
  return dummy.next;
};

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

递归

若是你对递归还以为掌握的不够透彻，能够移步个人这篇专栏

回到本题的递归解法：

写递归解法的话，老套路，先明确终止条件，链表中没有节点或只有一个节点时没法进行交换。
接下来递归的进行两两交换节点并更新指针关系。
返回新链表的头节点 newHead。

const swapPairs = function (head) {
    // 递归终止条件
    if (head === null || head.next === null) {
        return head;
    }
    // 得到第 2 个节点
    let newHead = head.next;
    // 将第 1 个节点指向第 3 个节点，并从第 3 个节点开始递归
    head.next = swapPairs(newHead.next);
    // 将第 2 个节点指向第 1 个节点
    newHead.next = head;
    return newHead;
}

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(n)

04 环形链表

原题连接

快慢指针

使用快慢不一样的两个指针遍历，快指针一次走两步，慢指针一次走一步。
若是没有环，快指针会先到达尾部，返回 false。
若是有环，则必定会相遇。

const hasCycle = function(head) {
    if (!head || !head.next) return false;
    let fast = head.next;
    let slow = head;
    while (fast !== slow) {
        if (!fast || !fast.next) {
            return false;
        }
        fast = fast.next.next;
        slow = slow.next;
    }
    return true;
};

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

标记法

遍历链表，经过 flag 标记判断是否有环，若是标记存在则有环。(走过的地方插个旗子作标记)

const hasCycle = function(head) {
    while (head) {
        if (head.flag) {
            return true;
        } else {
            head.flag = true;
            head = head.next;
        }
    }
    return false;
}

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

05 反转链表

原题连接

迭代

初始化哨兵节点 prev 为 null，及当前节点 curr 指向头节点。
开始迭代，记录 next 指针留备后用，反转指针。
推动指针继续迭代，最后返回新的链表头节点 prev。

const reverseList = function(head) {
    let prev = null;
    let curr = head;
    while (curr !== null) {
        // 记录 next 节点
        let next = curr.next;
        // 反转指针
        curr.next = prev;
        // 推动指针
        prev = curr;
        curr = next;
    }
    // 返回翻转后的头节点
    return prev;
};

时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)

递归

const reverseList = function(head) {
    if (!head || !head.next) return head;
    // 记录当前节点的下一个节点
    let next = head.next;
    let reverseHead = reverseList(next);
    // 操做指针进行反转
    head.next = null;
    next.next = head;
    return reverseHead;
};

时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(n)

06 链表的中间结点

原题连接

快慢指针

老套路，借助快慢指针，fast 一次走两步，slow 一次走一步，当 fast 到达链表末尾时，slow 就处于链表的中间点了。

const middleNode = function(head) {
    let fast = head, slow = head;
    while (fast && fast.next) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    return slow;
};

时间复杂度: O(n)
空间复杂度: O(1)