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用 javascript 分类刷 leetcode15. 链表 (图文视频讲解)

作者:js2030code
  • 2023-02-20
    浙江
  • 本文字数:9969 字

    阅读完需:约 33 分钟

链表操作如下图:

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时间复杂度:

  • prepend: O(1)

  • append: 如果已知尾节点O(1),否则需要遍历到尾节点,然后加入新节点O(n)

  • insert: 插入到已知节点的后面O(1),需要先查找后插入O(n)

  • lookup: O(n)

  • Delete:删除已知节点O(1),需要先查找后删除O(n)

19. 删除链表的倒数第 N 个结点 (medium)

给你一个链表,删除链表的倒数第 n 个结点,并且返回链表的头结点。

 

示例 1:

输入:head = [1,2,3,4,5], n = 2 输出:[1,2,3,5]示例 2:

输入:head = [1], n = 1 输出:[]示例 3:

输入:head = [1,2], n = 1 输出:[1] 

提示:

链表中结点的数目为 sz1 <= sz <= 300 <= Node.val <= 1001 <= n <= sz 

进阶:你能尝试使用一趟扫描实现吗?

方法 1:栈
  • 思路:循环链表,将所有的节点入栈,然后在弹出栈 n 次,就是我们需要删除的节点

  • 复杂度:时间复杂度O(L),L 是链表的长度,空间复杂度O(L)

方法 2:遍历 2 次
  • 思路:遍历一次链表的到链表的长度 L,在重头遍历到L-n+1的位置就是需要删除的节点。

  • 复杂度:时间复杂度O(L),L 是链表的长度,空间复杂度O(1)

方法 3:遍历 1 次

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  • 思路:新建 dummy 节点指向 head,指针 n1,n2 指向 head,循环 n2 指针到 n 的位置,然后在同时移动 n1,n2,直到结尾,n1,n2 的距离是 n,此时 n1 的位置就是需要删除元素的位置

  • 复杂度:时间复杂度O(L),L 是链表的长度,空间复杂度O(1)


js:


var removeNthFromEnd = function (head, n) {    let dummy = new ListNode();    dummy.next = head;    let n1 = dummy;    let n2 = dummy;    for (let i = 0; i <= n; i++) {//n2移动n+1次        n2 = n2.next;    }    while (n2 !== null) {//同时移动n1,n2        n1 = n1.next;        n2 = n2.next;    }    n1.next = n1.next.next;//删除元素    return dummy.next;};
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206. 反转链表(easy)

给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。 

示例 1:

输入:head = [1,2,3,4,5]输出:[5,4,3,2,1]示例 2:

输入:head = [1,2]输出:[2,1]示例 3:

输入:head = []输出:[] 

提示:

链表中节点的数目范围是 [0, 5000]-5000 <= Node.val <= 5000

方法 1.头插法:

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  • 思路:准备一个临时节点,然后遍历链表,准备两个指针 head 和 next,每次循环到一个节点的时候,将head.next指向temp.next,并且将temp.next指向 head,head 和 next 向后移一位。

  • 复杂度分析:时间复杂度:O(n), n 为链表节点数,空间复杂度:O(1)


js:


var reverseList = function (head) {  let temp = new ListNode();  let next = null;  while (head) {    next = head.next;//下一个节点    head.next = temp.next;    temp.next = head;//head接在temp的后面    head = next;//head向后移动一位  }  return temp.next;};
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方法 2.迭代法:

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  • 思路: 遍历链表,准备 prev,curr,next 三个指针,在遍历的过程中,让当前指针curr.next指向前一个指针 prev,然后不断让 prev,curr,next 向后移动,直到 curr 为 null

  • 复杂度分析:时间复杂度:O(n), n 为链表节点数,空间复杂度:O(1)


js:


var reverseList = function (head) {  let prev = null;  let curr = head;  let next = null;  while (curr !== null) {    next = curr.next;//next向后移动一位    curr.next = prev;//让当前指针curr.next指向前一个指针prev    prev = curr;//prev向后移动一位    curr = next;//curr向后移动一位    //[curr.next, prev, curr] = [prev, curr, curr.next]  }  return prev;};
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方法 3.递归:

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  • 思路:用递归函数不断传入head.next,直到head==null或者heade.next==null,到了递归最后一层的时候,让后面一个节点指向前一个节点,然后让前一个节点的 next 置为空,直到到达第一层,就是链表的第一个节点,每一层都返回最后一个节点。

  • 复杂度分析:时间复杂度:O(n),n 是链表的长度。空间复杂度:O(n), n 是递归的深度,递归占用栈空间,可能会达到 n 层


js:


var reverseList = function(head) {    if (head == null || head.next == null) {//递归终止条件        return head;    }    const newHead = reverseList(head.next);//递归调用reverseList    head.next.next = head;//到了递归最后一层的时候,让后面一个节点指向前一个节点    head.next = null;//前一个节点的next置为空    return newHead;//返回最后一个节点};
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2. 两数相加 (medium)

给你两个 非空 的链表,表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的,并且每个节点只能存储 一位 数字。

请你将两个数相加,并以相同形式返回一个表示和的链表。

你可以假设除了数字 0 之外,这两个数都不会以 0 开头。

 

示例 1:

输入:l1 = [2,4,3], l2 = [5,6,4]输出:[7,0,8]解释:342 + 465 = 807.示例 2:

输入:l1 = [0], l2 = [0]输出:[0]示例 3:

输入:l1 = [9,9,9,9,9,9,9], l2 = [9,9,9,9]输出:[8,9,9,9,0,0,0,1] 

提示:

每个链表中的节点数在范围 [1, 100] 内 0 <= Node.val <= 9 题目数据保证列表表示的数字不含前导零



  • 思路:循环两个链表,计算每个节点相加的和在加进位,然后计算进位,处理最后一次的进位。

  • 复杂度:时间复杂度O(max(m,n)),循环的次数是链表较长的那个。空间复杂度O(1)


js:


var addTwoNumbers = function(l1, l2) {    let head = null, tail = null;    let carry = 0;    while (l1 || l2) {//循环l1,l2链表        const n1 = l1 ? l1.val : 0;        const n2 = l2 ? l2.val : 0;        const sum = n1 + n2 + carry;//两链表节点相加在加进位        if (!head) {            head = tail = new ListNode(sum % 10);//当没有节点的时候新建节点        } else {            tail.next = new ListNode(sum % 10);//有节点的时候则加入tail节点的后面            tail = tail.next;        }        carry = Math.floor(sum / 10);//求进位        if (l1) {//移动l1指针            l1 = l1.next;        }        if (l2) {//移动l2指针            l2 = l2.next;        }    }    if (carry > 0) {//最后一位节点是否有进位        tail.next = new ListNode(carry);    }    return head;};
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146. LRU 缓存机制 (medium)

请你设计并实现一个满足  LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。实现 LRUCache 类:LRUCache(int capacity) 以 正整数 作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存 int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中,则返回关键字的值,否则返回 -1 。void put(int key, int value) 如果关键字 key 已经存在,则变更其数据值 value ;如果不存在,则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ,则应该 逐出 最久未使用的关键字。函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

 

示例:

输入["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"][[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]输出[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]

解释 LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);lRUCache.put(1, 1); // 缓存是 {1=1}lRUCache.put(2, 2); // 缓存是 {1=1, 2=2}lRUCache.get(1); // 返回 1lRUCache.put(3, 3); // 该操作会使得关键字 2 作废,缓存是 {1=1, 3=3}lRUCache.get(2); // 返回 -1 (未找到)lRUCache.put(4, 4); // 该操作会使得关键字 1 作废,缓存是 {4=4, 3=3}lRUCache.get(1); // 返回 -1 (未找到)lRUCache.get(3); // 返回 3lRUCache.get(4); // 返回 4 

提示:

1 <= capacity <= 30000 <= key <= 100000 <= value <= 105 最多调用 2 * 105 次 get 和 put




  • 思路:准备一个哈希表和双向链表存储键值对,哈希表 O(1)就能查找到键值对,双向链表方便从链表头部新增节点,也可以从队尾删除节点

  • get 的时候,查找哈希表中有没有该键值对,不存在就返回-1,存在就返回该节点的值,并且将该节点移动到链表的头部

  • put 的时候,查找哈希表中有没有该键值对,如果存在就更新该节点,并且移动到链表的头部,不存在就创建一个节点,加入到哈希表和链表的头部,并且让节点数count+1,如果超出容量,就从队尾删除一个节点

  • 复杂度:put、get 时间复杂度都是O(1),空间复杂度O(c),c 是 LRU 的容量


js:


class ListNode {    constructor(key, value) {//双向链表的单个节点        this.key = key        this.value = value        this.next = null //指向后一个节点        this.prev = null //指向前一个节点    }}
class LRUCache { constructor(capacity) { this.capacity = capacity //容量 this.hashTable = {} //存放键值对信息 this.count = 0 //键值对数量 this.dummyHead = new ListNode() //dummy头节点 方便在链表从开始的地方插入 this.dummyTail = new ListNode() //dummy尾节点 方便在链表从末尾删除 this.dummyHead.next = this.dummyTail //dummyHead和dummyTail相互连接 this.dummyTail.prev = this.dummyHead }
get(key) { let node = this.hashTable[key]//查找哈希表中的键值对 if (node == null) return -1 //不存在该键值对 返回-1 this.moveToHead(node) //移动到链表头 return node.value }
put(key, value) { let node = this.hashTable[key] //哈希表中查找该键值对 if (node == null) { let newNode = new ListNode(key, value) //不存在就创建节点 this.hashTable[key] = newNode //加入哈希表 this.addToHead(newNode) //加入链表头 this.count++ //节点数+1 if (this.count > this.capacity) { //超过容量 从队尾删除一个 this.removeLRUItem() } } else { node.value = value //键值对存在于哈希表中 就更新 this.moveToHead(node) //移动到队头 } }
moveToHead(node) { this.removeFromList(node)//从链表中删除节点 this.addToHead(node)//将该节点添加到链表头 }
removeFromList(node) {//删除的指针操作 let tempForPrev = node.prev let tempForNext = node.next tempForPrev.next = tempForNext tempForNext.prev = tempForPrev }
addToHead(node) {//加入链表头的指针操作 node.prev = this.dummyHead node.next = this.dummyHead.next this.dummyHead.next.prev = node this.dummyHead.next = node }
removeLRUItem() { let tail = this.popTail()//从链表中删除 delete this.hashTable[tail.key]//从哈希表中删除 this.count-- }
popTail() { let tailItem = this.dummyTail.prev//通过dummyTail拿到最后一个节点 然后删除 this.removeFromList(tailItem) return tailItem }}
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328. 奇偶链表 (medium)

给定单链表的头节点 head ,将所有索引为奇数的节点和索引为偶数的节点分别组合在一起,然后返回重新排序的列表。

第一个节点的索引被认为是 奇数 , 第二个节点的索引为 偶数 ,以此类推。

请注意,偶数组和奇数组内部的相对顺序应该与输入时保持一致。

你必须在 O(1) 的额外空间复杂度和 O(n) 的时间复杂度下解决这个问题。

 

示例 1:

输入: head = [1,2,3,4,5]输出: [1,3,5,2,4]示例 2:

输入: head = [2,1,3,5,6,4,7]输出: [2,3,6,7,1,5,4] 

提示:

n ==  链表中的节点数 0 <= n <= 104-106 <= Node.val <= 106


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  • 思路:奇偶指针循环链表,奇数指针不断串连奇数节点,偶数指针不断串连偶数节点,最后奇数指针的结尾连接偶数节点的开始

  • 复杂度:时间复杂度O(n),空间复杂度O(1)


js:


var oddEvenList = function(head) {    if (head === null) {        return head;    }    let evenHead = head.next;    let odd = head, even = evenHead;    while (even !== null && even.next !== null) {//偶数指针不为空 继续循环        odd.next = even.next;//奇数指针指向偶数指针的next        odd = odd.next;//移动奇数指针        even.next = odd.next;//偶数指针指向奇数指针的next        even = even.next;//移动偶数指针    }    odd.next = evenHead;//奇数指针结尾连接上偶数指针的开始    return head;};
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203. 移除链表元素 (easy)

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ,请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点,并返回 新的头节点 。 

示例 1:

输入:head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6 输出:[1,2,3,4,5]示例 2:

输入:head = [], val = 1 输出:[]示例 3:

输入:head = [7,7,7,7], val = 7 输出:[] 

提示:

列表中的节点数目在范围 [0, 104] 内 1 <= Node.val <= 500 <= val <= 50

方法 1.递归
  • 思路:递归调用函数 removeElements,传入head.next和 val,如果当前元素值是 val,则返回下一个元素,否则直接返回当前元素

  • 复杂度:时间复杂度O(n),n 是链表的长度,空间复杂度是O(n),递归栈的深度,最大为 n


js:


//例:0->1->2->3  val=2//level1: 0.next = removeElements(1, 2);            return 1                    0->1->3->null//level2: 1.next = removeElements(2, 2);            return 3                    1->3->null//level3: 2.next = removeElements(3, 2);            return 3                    2->3->null//level4: 3.next = removeElements(null, 2);     return null;        3->null
var removeElements = function(head, val) { if (head === null) {//递归终止 遍历完了链表 return head; } head.next = removeElements(head.next, val);//递归调用函数removeElements return head.val === val ? head.next : head;//如果当前元素值是val,则返回下一个元素,否则直接返回当前元素};
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方法 2.迭代
  • 思路:创建 dummy 节点,将 dummy 节点的 next 指向 head,temp 指向 dummy,当 temp 的 next 不为 null 不断移动 temp 指针,当 temp 的 next 值是要删除的 则删除该节点

  • 复杂度:时间复杂度O(n),n 是链表的长度,空间复杂度是O(1)


js:


//2->1->2->3//dummy->2->1->2->3var removeElements = function(head, val) {    const dummyHead = new ListNode(0);//创建dummy节点,将dummy节点的next指向head,temp指向dummy    dummyHead.next = head;    let temp = dummyHead;    while (temp.next !== null) {//当temp的next不为null 不断循环节点        if (temp.next.val == val) {            temp.next = temp.next.next;//当temp的next值是要删除的 则删除该节点        } else {            temp = temp.next;//移动temp指针        }    }    return dummyHead.next;};
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237. 删除链表中的节点(easy)

有一个单链表的 head,我们想删除它其中的一个节点 node。

给你一个需要删除的节点 node 。你将 无法访问 第一个节点  head。

链表的所有值都是 唯一的,并且保证给定的节点 node 不是链表中的最后一个节点。

删除给定的节点。注意,删除节点并不是指从内存中删除它。这里的意思是:

给定节点的值不应该存在于链表中。链表中的节点数应该减少 1。node 前面的所有值顺序相同。node 后面的所有值顺序相同。自定义测试:

对于输入,你应该提供整个链表 head 和要给出的节点 node。node 不应该是链表的最后一个节点,而应该是链表中的一个实际节点。我们将构建链表,并将节点传递给你的函数。输出将是调用你函数后的整个链表。 

示例 1:

输入:head = [4,5,1,9], node = 5 输出:[4,1,9]解释:指定链表中值为 5 的第二个节点,那么在调用了你的函数之后,该链表应变为 4 -> 1 -> 9 示例 2:

输入:head = [4,5,1,9], node = 1 输出:[4,5,9]解释:指定链表中值为 1 的第三个节点,那么在调用了你的函数之后,该链表应变为 4 -> 5 -> 9 

提示:

链表中节点的数目范围是 [2, 1000]-1000 <= Node.val <= 1000 链表中每个节点的值都是 唯一 的需要删除的节点 node 是 链表中的节点 ,且 不是末尾节点



  • 思路:将要删除节点的下一个节点的值覆盖自己的值,然后让当前节点指向下一个节点的 next

  • 复杂度:时间复杂度和空间复杂度都是O(1)


js:


var deleteNode = function(node) {    node.val = node.next.val//将要删除节点的下一个节点的值覆盖自己的值Ï    node.next = node.next.next//让当前节点指向下一个节点的next};
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24. 两两交换链表中的节点 (medium)

给你一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后链表的头节点。你必须在不修改节点内部的值的情况下完成本题(即,只能进行节点交换)。

 

示例 1:

输入:head = [1,2,3,4]输出:[2,1,4,3]示例 2:

输入:head = []输出:[]示例 3:

输入:head = [1]输出:[1] 

提示:

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内 0 <= Node.val <= 100

方法 1.递归:


  • 思路:用递归函数不断传入链表的下一个节点,终止条件是head === null|| head.next === null,也就是至少存在两个节点进行两两交换,在最后一层的时候开始两两反转,让当前递归层的head.next指向交换后返回的头节点,然后让反转后的新的头节点指向当前层的 head 的节点,这样就实现了两两交换,最后返回反转后链表的头节点

  • 复杂的分析:时间复杂度O(n)n 是链表的节点数量。空间复杂度O(n)n是递归调用的栈空间


js:


var swapPairs = function(head) {    if (head === null|| head.next === null) {//终止条件,必须要有两个节点        return head;    }    const newHead = head.next;//反转后链表的头节点,    head.next = swapPairs(newHead.next);//让当前递归层的head.next指向交换后返回的头节点    newHead.next = head;//让反转后的新的头节点指向当前层的head的节点    return newHead;//返回反转后的头节点};
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方法 2.循环(虚拟头节点)


  • 思路:设置虚拟头节点 dummyHead,让dummyHead.next指向 head,当temp.next !== null && temp.next.next !== null的时候,也就是 dummyHead 后面存在至少两个节点,才开始两两交换节点。交换之前准备三个指针 temp 指向 dummyHead,node1 是 dummyHead 后面的第一个节点,node2 是 dummyHead 后的第二个节点,交换的时候让temp.next指向 node2,node1.next指向node2.nextnode2.next指向 node1,每次循环迭代让这三个节点后移一个节点,最后返回dummyHead.next,核心步骤是

  • 复杂的分析:时间复杂度O(n)n 是链表的节点数量。空间复杂度O(1)


Js:


var swapPairs = function(head) {    const dummyHead = new ListNode(0);//虚拟头节点    dummyHead.next = head;//初始的时候让虚拟头节点指向head,    let temp = dummyHead;//temp指针    while (temp.next !== null && temp.next.next !== null) {//循环条件,dummyHead后存在至少两个节点        const node1 = temp.next;//node1指针,即dummyHead后的第一个节点        const node2 = temp.next.next;//node2指针,即dummyHead后的第二个节点        temp.next = node2;//下面三行是两两交换的核心代码        node1.next = node2.next;        node2.next = node1;        temp = node1;//后移一个节点的位置    }    return dummyHead.next;//返回交换后的头节点};
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21. 合并两个有序链表 (easy)

将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。 

 

示例 1:

输入:l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]输出:[1,1,2,3,4,4]示例 2:

输入:l1 = [], l2 = []输出:[]示例 3:

输入:l1 = [], l2 = [0]输出:[0] 

提示:

两个链表的节点数目范围是 [0, 50]-100 <= Node.val <= 100l1 和 l2 均按 非递减顺序 排列

方法 1.递归


  • 思路:递归合并节点,当前节点谁小,就让这个较小的节点的 next 和另一个链表继续递归合并,直到两个链表有一个的 nxet 不存在了,那就没法分割问题了,只能返回

  • 复杂度:时间复杂度O(m+n),m、n 为两个链表的长度,每次递归排除掉一个节点,总递归次数是m+n。空间复杂度O(m+n),递归栈空间


js:


var mergeTwoLists = function(l1, l2) {  //递归终止 分隔到不能分割 也就是两个链表有一个的nxet不存在了 那就没法分割问题了 只能返回    if (l1 === null) {        return l2;    } else if (l2 === null) {        return l1;    } else if (l1.val < l2.val) {//当前节点谁小,就让这个较小的节点的next和另一个链表继续递归合并        l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2);//分隔成合并l1.next, l2的子问题        return l1;    } else {        l2.next = mergeTwoLists(l1, l2.next);        return l2;    }};
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方法 2.迭代

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  • 思路:设立虚拟头节点 prehead,prev 节点初始指向 prehead,循环两个链表,两个链表中小的节点接在 prev 的后面,不断移动 prev,最后返回prehead.next

  • 复杂度:时间复杂度O(m+n),m、n 为两个链表的长度,循环m+n次。空间复杂度O(1)


js:


var mergeTwoLists = function(l1, l2) {    const prehead = new ListNode(-1);//虚拟头节点
let prev = prehead; while (l1 != null && l2 != null) {//循环两个链表 if (l1.val <= l2.val) {//小的节点接在prev的后面 prev.next = l1; l1 = l1.next;//向后移动l1 } else { prev.next = l2;//向后移动l2 l2 = l2.next; } prev = prev.next;////向后移动prev }
prev.next = l1 === null ? l2 : l1;//两个链表一个遍历完,另一个可能还没遍历完,没遍历完的接上
return prehead.next;//返回prehead.next};
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92. 反转链表 II(medium)

给你单链表的头指针 head 和两个整数 left 和 right ,其中 left <= right 。请你反转从位置 left 到位置 right 的链表节点,返回 反转后的链表 。 

示例 1:

输入:head = [1,2,3,4,5], left = 2, right = 4 输出:[1,4,3,2,5]示例 2:

输入:head = [5], left = 1, right = 1 输出:[5] 

提示:

链表中节点数目为 n1 <= n <= 500-500 <= Node.val <= 5001 <= left <= right <= n

方法 1

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  • 思路:切断 left 到 right 的子链,然后反转,最后在反向连接

  • 复杂度:时间复杂度O(n),空间复杂度O(1)


js:


var reverseBetween = function(head, left, right) {    const dummyNode = new ListNode(-1);    dummyNode.next = head;//虚拟头节点
let pre = dummyNode; for (let i = 0; i < left - 1; i++) {//pre遍历到left的前一个节点 pre = pre.next; }
let rightNode = pre; for (let i = 0; i < right - left + 1; i++) {//rightNode遍历到right的位置 rightNode = rightNode.next; }
let leftNode = pre.next;//保存leftNode let curr = rightNode.next;//保存rightNode.next
//切断left到right的子链 pre.next = null; rightNode.next = null;
//206题的逻辑 反转left到right的子链 reverseLinkedList(leftNode);
//返乡连接 pre.next = rightNode; leftNode.next = curr; return dummyNode.next;};
const reverseLinkedList = (head) => { let pre = null; let cur = head;
while (cur) { const next = cur.next; cur.next = pre; pre = cur; cur = next; }}
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方法 2

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  • 思路:从 left 遍历到 right,在遍历的过程中反转链表

  • 复杂度:时间复杂度O(n),空间复杂度O(1)


js:


var reverseBetween = function(head, left, right) {    const dummy_node = new ListNode(-1);    dummy_node.next = head;//虚拟头节点    let pre = dummy_node;    for (let i = 0; i < left - 1; ++i) {//pre前进到left的前一个节点        pre = pre.next;    }
let cur = pre.next; for (let i = 0; i < right - left; ++i) {//循环right - left次 反转中间的节点 const next = cur.next; cur.next = next.next; next.next = pre.next; pre.next = next; } return dummy_node.next;//返回虚拟头节点的next};
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