java链表面试题

时间  2020-12-23

转自：http://blog.csdn.net/u010442302/article/details/51864187

本文包含链表的以下内容：

　　1、单链表的创建和遍历

　　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、查找单链表中的中间结点

　　5、合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序【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）。本题需利用上面的第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、单链表的创建和遍历：

[java] view plain copy
  1. public class LinkList {  
  2. public Node head;  
  3. public Node current;  
  4.   
  5. //方法：向链表中添加数据  
  6. public void add(int data) {  
  7.  //判断链表为空的时候  
  8.  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  
  9.  head = new Node(data);  
  10.  current = head;  
  11.  } else {  
  12.  //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）  
  13.  current.next = new Node(data);  
  14.  //把链表的当前索引向后移动一位  
  15.  current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点  
  16.  }  
  17. }  
  18.   
  19. //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  
  20. public void print(Node node) {  
  21.  if (node == null) {  
  22.  return;  
  23.  }  
  24.   
  25. current = node;  
  26.  while (current != null) {  
  27.  System.out.println(current.data);  
  28.  current = current.next;  
  29.  }  
  30. }   
  31.   
  32. class Node {  
  33. //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。  
  34.  int data; //数据域  
  35.  Node next;//指针域  
  36.   
  37.  public Node(int data) {  
  38.  this.data = data;  
  39. }  
  40. }  
  41.   
  42.   
  43. public static void main(String[] args) {  
  44. LinkList list = new LinkList();  
  45. //向LinkList中添加数据  
  46.  for (int i = 0; i < 10; i++) {  
  47.  list.add(i);  
  48.  }  
  49.   
  50.  list.print(list.head);// 从head节点开始遍历输出  
  51. }  
  52.   
  53. }  

上方代码中，这里面的Node节点采用的是内部类来表示（33行）。使用内部类的最大好处是可以和外部类进行私有操作的互相访问。

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

为了方便添加和遍历的操作，在LinkList类中添加一个成员变量current，用来表示当前节点的索引（03行）。

这里面的遍历链表的方法（20行）中，参数node表示从node节点开始遍历，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）。这个比较简单。

核心代码：

[java] view plain copy
  1. //方法：获取单链表的长度  
  2. public int getLength(Node head) {  
  3.  if (head == null) {  
  4.  return 0;  
  5.  }  
  6.   
  7.  int length = 0;  
  8.  Node current = head;  
  9.  while (current != null) {  
  10.  length++;  
  11.  current = current.next;  
  12.  }  
  13.   
  14.  return length;  
  15. }  

3、查找单链表中的倒数第k个结点：

3.1  普通思路：

先将整个链表从头到尾遍历一次，计算出链表的长度size，得到链表的长度之后，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大于链表中节点个数时的情况

）。时间复杂度为O（n），大概思路如下：

[java] view plain copy
  1. public int findLastNode(int index) { //index代表的是倒数第index的那个结点  
  2.   
  3.  //第一次遍历，得到链表的长度size  
  4.  if (head == null) {  
  5.  return -1;  
  6.  }  
  7.   
  8.  current = head;  
  9.  while (current != null) {  
  10.  size++;  
  11.  current = current.next;  
  12. }  
  13.   
  14.  //第二次遍历，输出倒数第index个结点的数据  
  15.  current = head;  
  16.  for (int i = 0; i < size - index; i++) {  
  17.  current = current.next;  
  18.  }  
  19.   
  20. return current.data;  
  21. }  

如果面试官不允许你遍历链表的长度，该怎么做呢？接下来就是。

 3.2  改进思路：（这种思路在其他题目中也有应用）

     这里需要声明两个指针：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结点往后挪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候，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）

[java] view plain copy
  1. public Node findLastNode(Node head, int index) {  
  2.   
  3.  if (node == null) {  
  4.  return null;  
  5.  }  
  6.   
  7.  Node first = head;  
  8.  Node second = head;  
  9.   
  10.  //让second结点往后挪index个位置  
  11.  for (int i = 0; i < index; i++) {  
  12.  second = second.next;  
  13.  }  
  14.   
  15.  //让first和second结点整体向后移动，直到second结点为Null  
  16. while (second != null) {  
  17.  first = first.next;  
  18.  second = second.next;  
  19.  }  
  20.   
  21.  //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  
  22. return first;  
  23. }  

代码实现：（最终版）（考虑k大于链表中结点个数时的情况时，抛出异常）

上面的代码中，看似已经实现了功能，其实还不够健壮:

　　要注意k等于0的情况；

　　如果k大于链表中节点个数时，就会报空指针异常，所以这里需要做一下判断。

核心代码如下：

   

[java] view plain copy
  1. public Node findLastNode(Node head, int k) {  
  2. if (k == 0 || head == null) {  
  3.  return null;  
  4.  }  
  5.   
  6.  Node first = head;  
  7.  Node second = head;  
  8.   
  9. //让second结点往后挪k-1个位置  
  10.  for (int i = 0; i < k - 1; i++) {  
  11.  System.out.println("i的值是" + i);  
  12.  second = second.next;  
  13.  if (second == null) { //说明k的值已经大于链表的长度了  
  14.  //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  
  15.   return null;  
  16.  }  
  17. }  
  18.   
  19.  //让first和second结点整体向后移动，直到second走到最后一个结点  
  20.  while (second.next != null) {  
  21.  first = first.next;  
  22.  second = second.next;  
  23.  }  
  24.  //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  
  25. return first;  
  26. }  

 

4、查找单链表中的中间结点：

同样，面试官不允许你算出链表的长度，该怎么做呢？

思路：

    和上面的第2节一样，也是设置两个指针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指针所指的结点就是中间结点。注意链表为空，链表结点个数为1和2的情况。时间复杂度为O（n）。

代码实现：

  

[java] view plain copy
  1. //方法：查找链表的中间结点  
  2. public Node findMidNode(Node head) {  
  3.   
  4. if (head == null) {  
  5.  return null;  
  6. }  
  7.   
  8. Node first = head;  
  9.  Node second = head;  
  10. //每次移动时，让second结点移动两位，first结点移动一位  
  11. while (second != null && second.next != null) {  
  12.  first = first.next;  
  13.  second = second.next.next;  
  14. }  
  15.   
  16. //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  
  17.  return first;  
  18. }  

上方代码中，当n为偶数时，得到的中间结点是第n/2 + 1个结点。比如链表有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，合并之后的链表依然有序：

    这道题经常被各公司考察。

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。尤其要注意两个链表都为空、和其中一个为空的情况。只需要O (1) 的空间。时间复杂度为O (max(len1,len2))

代码实现：

[java] view plain copy
  1. //两个参数代表的是两个链表的头结点  
  2. public Node mergeLinkList(Node head1, Node head2) {  
  3.   
  4. if (head1 == null && head2 == null) { //如果两个链表都为空  
  5.  return null;  
  6. }  
  7.  if (head1 == null) {  
  8.  return head2;  
  9. }  
  10.  if (head2 == null) {  
  11.  return head1;  
  12. }  
  13.   
  14. Node head; //新链表的头结点  
  15.  Node current; //current结点指向新链表   
  16. // 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  
  17.  if (head1.data < head2.data) {  
  18.  head = head1;  
  19.  current = head1;  
  20.  head1 = head1.next;  
  21.  } else {  
  22.  head = head2;  
  23.  current = head2;  
  24.  head2 = head2.next;  
  25. }  
  26.   
  27.  while (head1 != null && head2 != null) {  
  28.  if (head1.data < head2.data) {  
  29.   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  
  30.   current = current.next; //current指针下移  
  31.   head1 = head1.next;  
  32.  } else {  
  33.  current.next = head2;  
  34.   current = current.next;  
  35.   head2 = head2.next;  
  36.  }  
  37.  }  
  38.   
  39.  //合并剩余的元素  
  40.  if (head1 != null) { //说明链表2遍历完了，是空的  
  41.  current.next = head1;  
  42.  }  
  43.   
  44. if (head2 != null) { //说明链表1遍历完了，是空的  
  45.  current.next = head2;  
  46. }  
  47.   
  48.  return head;  
  49. }  

代码测试：

[java] view plain copy
  1. public static void main(String[] args) {  
  2. LinkList list1 = new LinkList();  
  3. LinkList list2 = new LinkList();  
  4. //向LinkList中添加数据  
  5. for (int i = 0; i < 4; i++) {  
  6.  list1.add(i);  
  7.  }  
  8.   
  9. for (int i = 3; i < 8; i++) {  
  10.  list2.add(i);  
  11. }  
  12.   
  13. LinkList list3 = new LinkList();  
  14. list3.head = list3.mergeLinkList(list1.head, list2.head); //将list1和list2合并，存放到list3中  
  15.   
  16. list3.print(list3.head);// 从head节点开始遍历输出  
  17. }  

上方代码中用到的add方法和print方法和第1小节中是一致的。

运行效果：

注：《剑指offer》中是用递归解决的，感觉有点难理解。

 

6、单链表的反转：【出现频率最高】

例如链表：

　　1->2->3->4

反转之后：

　　4->2->2->1

思路：

　　从头到尾遍历原链表，每遍历一个结点，将其摘下放在新链表的最前端。注意链表为空和只有一个结点的情况。时间复杂度为O（n）

方法1：（遍历）

  

[java] view plain copy
  1. //方法：链表的反转  
  2. public Node reverseList(Node head) {  
  3.   
  4. //如果链表为空或者只有一个节点，无需反转，直接返回原链表的头结点  
  5.  if (head == null || head.next == null) {  
  6.  return head;  
  7. }  
  8.   
  9. Node current = head;  
  10. Node next = null; //定义当前结点的下一个结点  
  11.  Node reverseHead = null; //反转后新链表的表头  
  12.   
  13. while (current != null) {  
  14.  next = current.next; //暂时保存住当前结点的下一个结点，因为下一次要用  
  15.   
  16.  current.next = reverseHead; //将current的下一个结点指向新链表的头结点  
  17.  reverseHead = current;   
  18.   
  19.  current = next; // 操作结束后，current节点后移  
  20. }  
  21.   
  22. return reverseHead;  
  23. }  

上方代码中，核心代码是第16、17行。

方法2：（递归）

这个方法有点难，先不讲了。

7、从尾到头打印单链表：

　　对于这种颠倒顺序的问题，我们应该就会想到栈，后进先出。所以，这一题要么自己使用栈，要么让系统使用栈，也就是递归。注意链表为空的情况。时间复杂度为O（n）

　　注：不要想着先将单链表反转，然后遍历输出，这样会破坏链表的结构，不建议。

方法1：（自己新建一个栈）

[java] view plain copy
  1. //方法：从尾到头打印单链表  
  2. public void reversePrint(Node head) {  
  3.   
  4. if (head == null) {  
  5.  return;  
  6.  }  
  7.   
  8.  Stack<Node> stack = new Stack<Node>(); //新建一个栈  
  9.  Node current = head;  
  10.   
  11.  //将链表的所有结点压栈  
  12.  while (current != null) {-  
  13.  stack.push(current); //将当前结点压栈  
  14.  current = current.next;  
  15. }  
  16.   
  17.  //将栈中的结点打印输出即可  
  18. while (stack.size() > 0) {  
  19.  System.out.println(stack.pop().data); //出栈操作  
  20. }  
  21. }  

方法2：（使用系统的栈：递归，代码优雅简洁）

   

[java] view plain copy
  1. public void reversePrint(Node head) {  
  2.   
  3.   
  4.  if (head == null) {  
  5.  return;  
  6.  }  
  7. reversePrint(head.next);  
  8. System.out.println(head.data);  
  9. }  

总结：方法2是基于递归实现的，戴安看起来简洁优雅，但有个问题：当链表很长的时候，就会导致方法调用的层级很深，有可能造成栈溢出。而方法1的显式用栈，是基于循环实现的，代码的鲁棒性要更好一些。

8、判断单链表是否有环：

　　这里也是用到两个指针，如果一个链表有环，那么用一个指针去遍历，是永远走不到头的。

　　因此，我们用两个指针去遍历：first指针每次走一步，second指针每次走两步，如果first指针和second指针相遇，说明有环。时间复杂度为O (n)。

方法：

  

[java] view plain copy
  1. //方法：判断单链表是否有环  
  2. public boolean hasCycle(Node head) {  
  3.   
  4.  if (head == null) {  
  5.  return false;  
  6.  }  
  7.   
  8.  Node first = head;  
  9.  Node second = head;  
  10.   
  11.  while (second != null) {  
  12.  first = first.next; //first指针走一步  
  13.  second = second.next.next; second指针走两步  
  14.   
  15.  if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的  
  16.   return true;  
  17.  }  
  18. }  
  19.   
  20.  return false;  
  21. }  

完整版代码：（包含测试部分）

这里，我们还需要加一个重载的add(Node node)方法，在创建单向循环链表时要用到。

[java] view plain copy
  1. LinkList.java:  
  2.   
  3.  public class LinkList {  
  4.  public Node head;  
  5.  public Node current;  
  6.    
  7.  //方法：向链表中添加数据  
  8.  public void add(int data) {  
  9.   //判断链表为空的时候  
  10.   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  
  11.   head = new Node(data);  
  12.   current = head;  
  13.  } else {  
  14.   //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）  
  15.   current.next = new Node(data);  
  16.   //把链表的当前索引向后移动一位  
  17.   current = current.next;  
  18.   }  
  19.  }  
  20.    
  21.    
  22.  //方法重载：向链表中添加结点  
  23.  public void add(Node node) {  
  24.   if (node == null) {  
  25.   return;  
  26.   }  
  27.    
  28.   if (head == null) {  
  29.   head = node;  
  30.   current = head;  
  31.   } else {  
  32.   current.next = node;  
  33.   current = current.next;  
  34.   }  
  35.  }  
  36.    
  37.    
  38.  //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  
  39.  public void print(Node node) {  
  40.   if (node == null) {  
  41.   return;  
  42.   }  
  43.    
  44.   current = node;  
  45.   while (current != null) {  
  46.   System.out.println(current.data);  
  47.   current = current.next;  
  48.   }  
  49.  }  
  50.    
  51.  //方法：检测单链表是否有环  
  52.  public boolean hasCycle(Node head) {  
  53.    
  54.   if (head == null) {  
  55.   return false;  
  56.   }  
  57.    
  58.   Node first = head;  
  59.   Node second = head;  
  60.    
  61.   while (second != null) {  
  62.   first = first.next; //first指针走一步  
  63.   second = second.next.next; //second指针走两步  
  64.    
  65.   if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的  
  66.    return true;  
  67.   }  
  68.   }  
  69.    
  70.   return false;  
  71.  }  
  72.    
  73.  class Node {  
  74.   //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。  
  75.   int data; //数据域  
  76.   Node next;//指针域  
  77.    
  78.   public Node(int data) {  
  79.   this.data = data;  
  80.   }  
  81.  }  
  82.    
  83.  public static void main(String[] args) {  
  84.   LinkList list = new LinkList();  
  85.   //向LinkList中添加数据  
  86.   for (int i = 0; i < 4; i++) {  
  87.   list.add(i);  
  88.   }  
  89.    
  90.   list.add(list.head); //将头结点添加到链表当中，于是，单链表就有环了。备注：此时得到的这个环的结构，是下面的第8小节中图1的那种结构。  
  91.    
  92.   System.out.println(list.hasCycle(list.head));  
  93.  }  
  94.  }  

检测单链表是否有环的代码是第50行。

88行：我们将头结点继续往链表中添加，此时单链表就环了。最终运行效果为true。

如果删掉了88行代码，此时单链表没有环，运行效果为false。

 

9、取出有环链表中，环的长度：

我们平时碰到的有环链表是下面的这种：（图1）

上图中环的长度是4。

但有可能也是下面的这种：（图2）

此时，上图中环的长度就是3了。

那怎么求出环的长度呢？

思路：

    这里面，我们需要先利用上面的第7小节中的hasCycle方法（判断链表是否有环的那个方法），这个方法的返回值是boolean型，但是现在要把这个方法稍做修改，让其返回值为相遇的那个结点。然后，我们拿到这个相遇的结点就好办了，这个结点肯定是在环里嘛，我们可以让这个结点对应的指针一直往下走，直到它回到原点，就可以算出环的长度了。

方法：

  

[java] view plain copy
  1. //方法：判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点  
  2. public Node hasCycle(Node head) {  
  3.   
  4.  if (head == null) {  
  5.  return null;  
  6.  }  
  7.   
  8.  Node first = head;  
  9.  Node second = head;  
  10.   
  11. while (second != null) {  
  12.  first = first.next;  
  13.  second = second.next.next;  
  14.   
  15.  if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的  
  16.   return first; //将相遇的那个结点进行返回  
  17.  }  
  18.  }  
  19.  return null;  
  20. }  
  21.   
  22. //方法：有环链表中，获取环的长度。参数node代表的是相遇的那个结点  
  23. public int getCycleLength(Node node) {  
  24.   
  25.  if (head == null) {  
  26.  return 0;  
  27.  }  
  28.   
  29.  Node current = node;  
  30.  int length = 0;  
  31.   
  32.  while (current != null) {  
  33.  current = current.next;  
  34.  length++;  
  35.  if (current == node) { //当current结点走到原点的时候  
  36.   return length;  
  37.  }  
  38.  }  
  39.  return length;  
  40. }  

完整版代码：（包含测试部分）

 

[java] view plain copy
  1. public class LinkList {  
  2.  public Node head;  
  3.  public Node current;  
  4.    
  5.  public int size;  
  6.    
  7.  //方法：向链表中添加数据  
  8.  public void add(int data) {  
  9.   //判断链表为空的时候  
  10.   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  
  11.   head = new Node(data);  
  12.   current = head;  
  13.   } else {  
  14.   //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）  
  15.   current.next = new Node(data);  
  16.   //把链表的当前索引向后移动一位  
  17.   current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点  
  18.   }  
  19.  }  
  20.    
  21.    
  22.  //方法重载：向链表中添加结点  
  23.  public void add(Node node) {  
  24.   if (node == null) {  
  25.   return;  
  26.   }  
  27.   if (head == null) {  
  28.   head = node;  
  29.   current = head;  
  30.   } else {  
  31.   current.next = node;  
  32.   current = current.next;  
  33.   }  
  34.  }  
  35.    
  36.    
  37.  //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  
  38.  public void print(Node node) {  
  39.   if (node == null) {  
  40.   return;  
  41.   }  
  42.    
  43.   current = node;  
  44.   while (current != null) {  
  45.   System.out.println(current.data);  
  46.   current = current.next;  
  47.   }  
  48.  }  
  49.    
  50.  //方法：判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点  
  51.  public Node hasCycle(Node head) {  
  52.    
  53.   if (head == null) {  
  54.   return null;  
  55.   }  
  56.    
  57.   Node first = head;  
  58.   Node second = head;  
  59.    
  60.   while (second != null) {  
  61.   first = first.next;  
  62.   second = second.next.next;  
  63.    
  64.   if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的  
  65.    return first; //将相遇的那个结点进行返回  
  66.   }  
  67.   }  
  68.    
  69.   return null;  
  70.  }  
  71.    
  72.  //方法：有环链表中，获取环的长度。参数node代表的是相遇的那个结点  
  73.  public int getCycleLength(Node node) {  
  74.    
  75.   if (head == null) {  
  76.   return 0;  
  77.   }  
  78.    
  79.   Node current = node;  
  80.   int length = 0;  
  81.    
  82.   while (current != null) {  
  83.   current = current.next;  
  84.   length++;  
  85.   if (current == node) { //当current结点走到原点的时候  
  86.    return length;  
  87.   }  
  88.   }  
  89.    
  90.   return length;  
  91.  }  
  92.    
  93.  class Node {  
  94.   //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。  
  95.   int data; //数据域  
  96.   Node next;//指针域  
  97.    
  98.   public Node(int data) {  
  99.   this.data = data;  
  100.   }  
  101.  }  
  102.    
  103.    
  104.  public static void main(String[] args) {  
  105.   LinkList list1 = new LinkList();  
  106.    
  107.   Node second = null; //把第二个结点记下来  
  108.    
  109.   //向LinkList中添加数据  
  110.   for (int i = 0; i < 4; i++) {  
  111.   list1.add(i);  
  112.   if (i == 1) {  
  113.    second = list1.current; //把第二个结点记下来  
  114.   }  
  115.   }  
  116.    
  117.   list1.add(second); //将尾结点指向链表的第二个结点，于是单链表就有环了，备注：此时得到的环的结构，是本节中图2的那种结构  
  118.   Node current = list1.hasCycle(list1.head); //获取相遇的那个结点  
  119.    
  120.   System.out.println("环的长度为" + list1.getCycleLength(current));  
  121.  }  
  122.    
  123.  }  

 运行效果：

如果将上面的104至122行的测试代码改成下面这样的：（即：将图2中的结构改成图1中的结构）

[java] view plain copy
  1. public static void main(String[] args) {  
  2.   LinkList list1 = new LinkList();  
  3.   //向LinkList中添加数据  
  4.   for (int i = 0; i < 4; i++) {  
  5.    list1.add(i);  
  6.   }  
  7.   
  8.   list1.add(list1.head); //将头结点添加到链表当中（将尾结点指向头结点），于是，单链表就有环了。备注：此时得到的这个环的结构，是本节中图1的那种结构。  
  9.   
  10.   Node current = list1.hasCycle(list1.head);  
  11.   
  12.   System.out.println("环的长度为" + list1.getCycleLength(current));   
  13. }  

运行结果：

如果把上面的代码中的第8行删掉，那么这个链表就没有环了，于是运行的结果为0。

 

10、单链表中，取出环的起始点：

我们平时碰到的有环链表是下面的这种：（图1）

上图中环的起始点1。

但有可能也是下面的这种：（图2）

此时，上图中环的起始点是2。

方法1：

这里我们需要利用到上面第8小节的取出环的长度的方法getCycleLength，用这个方法来获取环的长度length。拿到环的长度length之后，需要用到两个指针变量first和second，先让second指针走length步；然后让first指针和second指针同时各走一步，当两个指针相遇时，相遇时的结点就是环的起始点。

注：为了找到环的起始点，我们需要先获取环的长度，而为了获取环的长度，我们需要先判断是否有环。所以这里面其实是用到了三个方法。

代码实现：

方法1的核心代码：

[java] view plain copy
  1. //方法：获取环的起始点。参数length表示环的长度  
  2. public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) {  
  3.   
  4.  if (head == null) {  
  5.    return null;  
  6.  }  
  7.   
  8.   Node first = head;  
  9.   Node second = head;  
  10.   //先让second指针走length步  
  11.  for (int i = 0; i < cycleLength; i++) {  
  12.    second = second.next;  
  13.   }  
  14.   
  15.   //然后让first指针和second指针同时各走一步  
  16.   while (first != null && second != null) {  
  17.    first = first.next;  
  18.    second = second.next;  
  19.   
  20.   if (first == second) { //如果两个指针相遇了，说明这个结点就是环的起始点  
  21.     return first;  
  22.    }  
  23.   }  
  24.   
  25.   return null;  
  26.  }  

完整版代码：（含测试部分）

[java] view plain copy
  1. public class LinkList {  
  2.  public Node head;  
  3.  public Node current;  
  4.   
  5.  public int size;  
  6.   
  7.  //方法：向链表中添加数据  
  8.  public void add(int data) {  
  9.   //判断链表为空的时候  
  10.   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  
  11.    head = new Node(data);  
  12.    current = head;  
  13.   } else {  
  14.    //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）  
  15.    current.next = new Node(data);  
  16.    //把链表的当前索引向后移动一位  
  17.    current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点  
  18.   }  
  19.  }  
  20.   
  21.   
  22.  //方法重载：向链表中添加结点  
  23.  public void add(Node node) {  
  24.   if (node == null) {  
  25.    return;  
  26.   }  
  27.   if (head == null) {  
  28.    head = node;  
  29.    current = head;  
  30.   } else {  
  31.    current.next = node;  
  32.    current = current.next;  
  33.   }  
  34.  }  
  35.   
  36.   
  37.  //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  
  38.  public void print(Node node) {  
  39.   if (node == null) {  
  40.    return;  
  41.   }  
  42.   
  43.   current = node;  
  44.   while (current != null) {  
  45.    System.out.println(current.data);  
  46.    current = current.next;  
  47.   }  
  48.  }  
  49.   
  50.   
  51.  //方法：判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点  
  52.  public Node hasCycle(Node head) {  
  53.   
  54.   if (head == null) {  
  55.    return null;  
  56.   }  
  57.   
  58.   Node first = head;  
  59.   Node second = head;  
  60.   
  61.   while (second != null) {  
  62.    first = first.next;  
  63.    second = second.next.next;  
  64.   
  65.    if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的  
  66.     return first; //将相遇的那个结点进行返回  
  67.    }  
  68.   }  
  69.   
  70.   return null;  
  71.  }  
  72.  //方法：有环链表中，获取环的长度。参数node代表的是相遇的那个结点  
  73.  public int getCycleLength(Node node) {  
  74.   
  75.   if (head == null) {  
  76.    return 0;  
  77.   }  
  78.   
  79.   Node current = node;  
  80.   int length = 0;  
  81.   
  82.   while (current != null) {  
  83.    current = current.next;  
  84.    length++;  
  85.    if (current == node) { //当current结点走到原点的时候  
  86.     return length;  
  87.    }  
  88.   }  
  89.   
  90.   return length;  
  91.  }  
  92.   
  93.  //方法：获取环的起始点。参数length表示环的长度  
  94.  public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) {  
  95.   
  96.   if (head == null) {  
  97.    return null;  
  98.   }  
  99.   
  100.   Node first = head;  
  101.   Node second = head;  
  102.   //先让second指针走length步  
  103.   for (int i = 0; i < cycleLength; i++) {  
  104.    second = second.next;  
  105.   }  
  106.   
  107.   //然后让first指针和second指针同时各走一步  
  108.   while (first != null && second != null) {  
  109.    first = first.next;  
  110.    second = second.next;  
  111.   
  112.    if (first == second) { //如果两个指针相遇了，说明这个结点就是环的起始点  
  113.     return first;  
  114.   }  
  115.  }  
  116.   
  117.   return null;  
  118.  }   
  119.  class Node {  
  120.  //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。  
  121.   int data; //数据域  
  122.   Node next;//指针域  
  123.   
  124.   public Node(int data) {  
  125.    this.data = data;  
  126.   }  
  127.  }  
  128.   
  129.   
  130.  public static void main(String[] args) {  
  131.   LinkList list1 = new LinkList();  
  132.   
  133.   Node second = null; //把第二个结点记下来  
  134.   
  135.   //向LinkList中添加数据  
  136.   for (int i = 0; i < 4; i++) {  
  137.    list1.add(i);  
  138.   
  139.   if (i == 1) {  
  140.    second = list1.current; //把第二个结点记下来  
  141.   }  
  142.  }  
  143.   
  144.   list1.add(second); //将尾结点指向链表的第二个结点，于是单链表就有环了，备注：此时得到的环的结构，是本节中图2的那种结构  
  145.   Node current = list1.hasCycle(list1.head); //获取相遇的那个结点  
  146.   
  147.  int length = list1.getCycleLength(current); //获取环的长度  
  148.   
  149.  System.out.println("环的起始点是" + list1.getCycleStart(list1.head, length).data);  
  150.   
  151.  }  
  152.   
  153. }  

 

11、判断两个单链表相交的第一个交点：

　　《编程之美》P193，5.3，面试题37就有这道题。

　　面试时，很多人碰到这道题的第一反应是：在第一个链表上顺序遍历每个结点，每遍历到一个结点的时候，在第二个链表上顺序遍历每个结点。如果在第二个链表上有一个结点和第一个链表上的结点一样，说明两个链表在这个结点上重合。显然该方法的时间复杂度为O(len1 * len2)。

方法1：采用栈的思路

    我们可以看出两个有公共结点而部分重合的链表，拓扑形状看起来像一个Y，而不可能是X型。 如下图所示：  

如上图所示，如果单链表有公共结点，那么最后一个结点（结点7）一定是一样的，而且是从中间的某一个结点（结点6）开始，后续的结点都是一样的。

现在的问题是，在单链表中，我们只能从头结点开始顺序遍历，最后才能到达尾结点。最后到达的尾节点却要先被比较，这听起来是不是像“先进后出”？于是我们就能想到利用栈的特点来解决这个问题：分别把两个链表的结点放入两个栈中，这样两个链表的尾结点就位于两个栈的栈顶，接下来比较下一个栈顶，直到找到最后一个相同的结点。

这种思路中，我们需要利用两个辅助栈，空间复杂度是O(len1+len2)，时间复杂度是O(len1+len2)。和一开始的蛮力法相比，时间效率得到了提高，相当于是利用空间消耗换取时间效率。

那么，有没有更好的方法呢？接下来要讲。

 

方法2：判断两个链表相交的第一个结点：用到快慢指针，推荐（更优解）

我们在上面的方法2中，之所以用到栈，是因为我们想同时遍历到达两个链表的尾结点。其实为解决这个问题我们还有一个更简单的办法：首先遍历两个链表得到它们的长度。在第二次遍历的时候，在较长的链表上走 |len1-len2| 步，接着再同时在两个链表上遍历，找到的第一个相同的结点就是它们的第一个交点。

这种思路的时间复杂度也是O(len1+len2)，但是我们不再需要辅助栈，因此提高了空间效率。当面试官肯定了我们的最后一种思路的时候，就可以动手写代码了。

核心代码：

[java] view plain copy
  1. //方法：求两个单链表相交的第一个交点  
  2. public Node getFirstCommonNode(Node head1, Node head2) {  
  3.  if (head1 == null || head == null) {  
  4.   return null;  
  5.  }  
  6.   
  7.  int length1 = getLength(head1);  
  8.  int length2 = getLength(head2);  
  9.  int lengthDif = 0; //两个链表长度的差值  
  10.  Node longHead;  
  11.  Node shortHead;  
  12.   
  13.  //找出较长的那个链表  
  14.  if (length1 > length2) {  
  15.   longHead = head1;  
  16.   shortHead = head2;  
  17.   lengthDif = length1 - length2;  
  18.  } else {  
  19.   longHead = head2;  
  20.   shortHead = head1;  
  21.   lengthDif = length2 - length1;  
  22.  }  
  23.   
  24.  //将较长的那个链表的指针向前走length个距离  
  25.  for (int i = 0; i < lengthDif; i++) {  
  26.   longHead = longHead.next;  
  27.  }  
  28.   
  29.  //将两个链表的指针同时向前移动  
  30.  while (longHead != null && shortHead != null) {  
  31.   if (longHead == shortHead) { //第一个相同的结点就是相交的第一个结点  
  32.    return longHead;  
  33.   }  
  34.   longHead = longHead.next;  
  35.   shortHead = shortHead.next;  
  36.  }  
  37.   
  38.  return null;  
  39. }  
  40.   
  41.   
  42. //方法：获取单链表的长度  
  43. public int getLength(Node head) {  
  44.  if (head == null) {  
  45.   return 0;  
  46.  }  
  47.   
  48.  int length = 0;  
  49. Node current = head;   while (current != null) {  
  50.   
  51.   length++;  
  52.   current = current.next;  
  53.  }  
  54.   
  55.  return length;  

以上就是有关java链表的经典面试题目，希望可以帮助大家顺利通过面试。

转：http://www.jb51.net/article/71885.htm

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