左神算法基础class3—题目11判断一个链表是否为回文结构（不同额外空间复杂度的三种方法）

2023-12-07 19:18
文章标签 算法 基础 链表 方法 题目 三种 判断 是否 复杂度 空间 不同 额外 左神 回文结构 class3

本文主要是介绍左神算法基础class3—题目11判断一个链表是否为回文结构（不同额外空间复杂度的三种方法），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

左神算法基础class3—题目11三种方法判断一个链表是否为回文结构

  • 题目：判断一个链表是否为回文结构
  • 方法一：利用堆栈结构(额外空间复杂度O(n))
    • （1）分析
    • （2）核心代码
      • ①头节点初始化
      • ②初始化链表数据
      • ③比较栈和链表是否相同
    • （3）完整代码
  • 方法二：利用快慢指针和堆栈结构（额外空间复杂度O(n/2)）
    • （1）分析
    • （2）核心代码
      • 快慢指针
    • （3）完整代码
  • 方法三：利用快慢指针和逆序一半链表（额外空间复杂度O(1)）
    • （1）分析
    • （2）核心代码
      • ①从头开始的快慢指针
      • ②逆序过程
      • ③比较链表首尾端是否相同
      • ④重排链表恢复如前
    • （3）完整代码

题目：判断一个链表是否为回文结构

【题目】 给定一个链表的头节点head，请判断该链表是否为回文结构。 例如： 1->2->1，返回true。 1->2->2->1，返回true。15->6->15，返回true。 1->2->3，返回false。

进阶： 如果链表长度为N，时间复杂度达到O(N)，额外空间复杂度达到O(1)。

理解：回文结构指中间有对称轴两侧是逆序关系或者是从正方向、反方向遍历值都相同

方法一：利用堆栈结构(额外空间复杂度O(n))

思路：从正方向、反方向遍历值都相同

（1）分析

将链表按顺序存入堆栈结构中，那么栈的弹出顺序与链表的顺序刚好相反。对比栈顶元素与链表当前元素，如果不同返回false，如果相同弹出栈并把链表指向下一元素，不断遍历至空，若全部相同返回true。

（2）核心代码

①头节点初始化

注意：头节点需指向空

List MakeEmpty()
{List head = (List)malloc(sizeof(listnode));head->next = NULL;return head;
}

②初始化链表数据

使用尾插法，r是指向尾部的指针，找到链表末尾并加入新节点

List insert(List head,int num)
{//初始化新节点List p = (List)malloc(sizeof(listnode));p->val = num;p->next = NULL;//找到链表末尾List r = head;while(r->next != NULL){r = r->next; }//将新节点加入链表r->next = p;return head;
}

③比较栈和链表是否相同

将链表内容入栈，比较栈与链表的内容

bool IsPalindromeList(List head)
{List cur = head->next;//保留头节点stack<int> s1,s2,s_cur;//把链表的内容入栈while(cur!= NULL)	{s1.push(cur->val);cur = cur->next;}//比较链表和栈的内容while(!s1.empty()) 	{if(s1.top() == head->next->val)//头节点的下一个节点是链表的第一个有效节点{s1.pop();head = head->next;}elsereturn false;}return true;
}

（3）完整代码

#include<iostream>
#include<stack>using namespace std;
typedef struct listnode
{int val ;listnode *next;
}*List;bool IsPalindromeList(List head)
{List cur = head->next;//保留头节点stack<int> s1,s2,s_cur;while(cur!= NULL) //把链表的内容入栈{s1.push(cur->val);cur = cur->next;}while(!s1.empty()) //比较链表和栈的内容{if(s1.top() == head->next->val){s1.pop();head = head->next;}elsereturn false;}return true;
}List insert(List head,int num)
{//初始化新节点List p = (List)malloc(sizeof(listnode));p->val = num;p->next = NULL;//找到链表末尾List r = head;while(r->next != NULL){r = r->next; }//将新节点加入链表r->next = p;return head;
}List MakeEmpty()
{List head = (List)malloc(sizeof(listnode));head->next = NULL;return head;
}int main()
{List head = MakeEmpty();insert(head,8);insert(head,10);insert(head,7);insert(head,10);insert(head,8);cout<<IsPalindromeList(head);system("pause");return 0;
}

方法二：利用快慢指针和堆栈结构（额外空间复杂度O(n/2)）

思路：若是回文结构，从后半部分与前半部分刚好相反。

（1）分析

使用快慢指针，快指针一次走两步，慢指针一次走一步。当快指针走完时慢指针走到一半。将慢指针的后一半入堆栈，出栈时(相当于后半部分逆序)元素如果和链表前半部分相同则是回文结构。与方法一相比，由于堆栈只存放一半元素，所以额外空间复杂度减半为n/2。
本方法的难点在于不论奇偶情况恰好让慢指针停在中间后一个的位置。
情况一：一共偶数个数
①刚开始慢指针指向第二个数，快指针指向第一个数；

在这里插入图片描述
②快指针走两步，慢指针走一步

在这里插入图片描述

③快指针走两步，慢指针走一步
在这里插入图片描述
④不能继续了，把慢指针指向的数依次入栈（7,10,8），再进行比较

情况二：一共奇数个数

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
和情况一相同，最后把10,8入栈再比较。

（2）核心代码

快慢指针

如果链表为空或者只有一个元素返回true，慢指针指向第二个数，快指针指向第一个数。在快指针能走的情况下，快指针一次走两步，慢指针一次走一步。

head = head->next;if (head == NULL|| head->next == NULL) return true;List p1,p2;p2 = head;		//快指针p1 = head->next;//慢指针while(p2->next != NULL && p2->next->next != NULL){p2 = p2->next->next;p1 = p1->next;}

②比较代码和方法一相同，代码复用

（3）完整代码

//使用快慢指针判断是否是回文链表
#include<iostream>
#include<stack>using namespace std;
typedef struct listnode
{int val ;listnode *next;
}*List;bool IsPalindromeList(List head)
{head = head->next;if (head == NULL|| head->next == NULL) return true;List p1,p2;p2 = head;		//快指针p1 = head->next;//慢指针while(p2->next != NULL && p2->next->next != NULL){p2 = p2->next->next;p1 = p1->next;}//链表入栈stack<int> s1;while(p1!=NULL){s1.push(p1->val);p1 = p1->next ;}//对比while(!s1.empty()){if(head->val == s1.top()){s1.pop();head = head->next;}elsereturn false;}return true;
}List insert(List head,int num)
{//初始化新节点List p = (List)malloc(sizeof(listnode));p->val = num;p->next = NULL;//找到链表末尾List r = head;while(r->next != NULL){r = r->next; }//将新节点加入链表r->next = p;return head;
}List MakeEmpty()
{List head = (List)malloc(sizeof(listnode));head->next = NULL;return head;
}int main()
{List head = MakeEmpty();insert(head,8);insert(head,10);insert(head,7);insert(head,7);insert(head,10);insert(head,8);cout<<IsPalindromeList(head);system("pause");return 0;
}

方法三：利用快慢指针和逆序一半链表（额外空间复杂度O(1)）

Tips方法三实现起来比方法一、方法二复杂很多，一般只在面试过程中追求最小额外空间复杂度时使用。笔试追求稳，快用方法一和方法二。
思路：若是回文结构，后半部分逆序后与前半部分刚好相同。

（1）分析

总体分为四步，首先找到中间值，再逆序后半部分，接着进行比较，最后重排恢复链表，具体如下。
使用快慢指针，快指针一次走两步，慢指针一次走一步。当快指针走完时慢指针走到一半。方法二链表为奇数项时慢指针停在中间靠右一个位置，而方法三慢指针在正中间。从中间项开始逆序，不用辅助空间（参考反转单向和双向链表）。逆序过后，对比链表从后向前的数据和从前向后的顺序。最后，由于没有用辅助空间，链表的顺序发生了变化，需要重排链表变回原来的链表，依旧是一个逆序的过程。

本方法的难点依旧在于不论奇偶情况，奇数项停在中间，偶数项停在中间后一个位置。
与方法二不同，快慢指针最开始都在第一个数，对于奇数项的链表慢指针刚好走到中间位置，而对于偶数项的链表，先让快慢指针各走一步，之后如果快指针不能走了就结束。这样在奇数情况下快、慢指针至少走一步，只剩一个数时，慢指针依旧可以走一步，就比方法二一次走两步的情况多走了一步，慢指针最终停在中间后一个数。
情况一：一共奇数个数
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
情况二：一共偶数个数

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
上图时快指针没有到最后，快慢指针都可以继续走一步，走到下图时快指针达到最后，结束
在这里插入图片描述

（2）核心代码

①从头开始的快慢指针

原理如上图所示，先让快慢指针走一步再继续判断快指针是否走到最后。此处的while循环条件是快指针能不能走一步，而不是快指针能不能走两步。记录p1_pre的位置，也就是不逆序的最后一个数，最后重排时碰到p1_pre 停止。

	p2 = head;//快指针p1 = head;//慢指针while(p2->next != NULL){p1_pre = p1;p2 = p2->next;p1 = p1->next;if(p2->next == NULL){break;}p2 = p2->next;

②逆序过程

p1是中间节点的位置，从中间节点开始逆序，需要暂存当前节点、前一节点和下一节点。参考反转单向和双向链表

	List cur = p1;List pre = NULL;while(cur!=NULL){List temp = cur->next;cur->next = pre;pre = cur;cur = temp;}

③比较链表首尾端是否相同

依次比较链表头端和尾端的数，如果有一位不相同res是false,退出比较，但是不能立刻返回，因为还需要重排链表，逆序过后pre是保留的最后一个数需要记录下来，重排时的开始条件就是pre

	//比较bool res = true;cur = pre;	//逆序过后pre是保留的最后一个数while(cur != NULL){if(cur->val != head->val){res = false;break;}cur = cur->next;head = head->next;}

④重排链表恢复如前

由逆序的最后一个数pre开始,终止条件是cur不为空且碰到未逆序的最后一个数为止

	//重排cur = pre;pre = NULL;while(cur!=NULL && cur!= p1_pre){List temp = cur->next;cur->next = pre;pre = cur;cur = temp;}

（3）完整代码

//使用快慢指针但不用辅助空间判断是否是回文链表
#include<iostream>using namespace std;
typedef struct listnode
{int val ;listnode *next;
}*List;bool IsPalindromeList(List head)
{head = head->next;if (head == NULL|| head->next == NULL) return true;List p1,p2,p1_pre = NULL;p2 = head;//快指针p1 = head;//慢指针while(p2->next != NULL){p1_pre = p1;p2 = p2->next;p1 = p1->next;if(p2->next == NULL){break;}p2 = p2->next;}//逆序List cur = p1;List pre = NULL;while(cur!=NULL){List temp = cur->next;cur->next = pre;pre = cur;cur = temp;}//比较bool res = true;cur = pre;//pre是保留的最后一个数while(cur != NULL){if(cur->val != head->val){res = false;break;}cur = cur->next;head = head->next;}//重排cur = pre;pre = NULL;while(cur!=NULL && cur!= p1_pre){List temp = cur->next;cur->next = pre;pre = cur;cur = temp;}return res;
}List insert(List head,int num)
{//初始化新节点List p = (List)malloc(sizeof(listnode));p->val = num;p->next = NULL;//找到链表末尾List r = head;while(r->next != NULL){r = r->next; }//将新节点加入链表r->next = p;return head;
}List MakeEmpty()
{List head = (List)malloc(sizeof(listnode));head->next = NULL;return head;
}int main()
{List head = MakeEmpty();insert(head,1);insert(head,2);insert(head,3);insert(head,4);insert(head,4);insert(head,3);insert(head,2);insert(head,0);cout<<IsPalindromeList(head);system("pause");return 0;
}

这篇关于左神算法基础class3—题目11判断一个链表是否为回文结构（不同额外空间复杂度的三种方法）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/467053。

相关文章

使用python生成固定格式序号的方法详解

使用python生成固定格式序号的方法详解

《使用python生成固定格式序号的方法详解》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用python生成固定格式序号,文中的示例代码讲解详细,具有一定的借鉴价值,有需要的小伙伴可以参考一下... 目录生成结果验证完整生成代码扩展说明1. 保存到文本文件2. 转换为jsON格式3. 处理特殊序号格式（如带圈数字）4
阅读更多...
Java中流式并行操作parallelStream的原理和使用方法

Java中流式并行操作parallelStream的原理和使用方法

《Java中流式并行操作parallelStream的原理和使用方法》本文详细介绍了Java中的并行流（parallelStream）的原理、正确使用方法以及在实际业务中的应用案例,并指出在使用并行流... 目录Java中流式并行操作parallelStream0. 问题的产生1. 什么是parallelS
阅读更多...
MySQL数据库双机热备的配置方法详解

MySQL数据库双机热备的配置方法详解

《MySQL数据库双机热备的配置方法详解》在企业级应用中,数据库的高可用性和数据的安全性是至关重要的,MySQL作为最流行的开源关系型数据库管理系统之一,提供了多种方式来实现高可用性,其中双机热备（M... 目录1. 环境准备1.1 安装mysql1.2 配置MySQL1.2.1 主服务器配置1.2.2 从
阅读更多...
从基础到高级详解Go语言中错误处理的实践指南

从基础到高级详解Go语言中错误处理的实践指南

《从基础到高级详解Go语言中错误处理的实践指南》Go语言采用了一种独特而明确的错误处理哲学,与其他主流编程语言形成鲜明对比,本文将为大家详细介绍Go语言中错误处理详细方法,希望对大家有所帮助... 目录1 Go 错误处理哲学与核心机制1.1 错误接口设计1.2 错误与异常的区别2 错误创建与检查2.1 基础
阅读更多...
Python版本信息获取方法详解与实战

Python版本信息获取方法详解与实战

《Python版本信息获取方法详解与实战》在Python开发中,获取Python版本号是调试、兼容性检查和版本控制的重要基础操作,本文详细介绍了如何使用sys和platform模块获取Python的主... 目录1. python版本号获取基础2. 使用sys模块获取版本信息2.1 sys模块概述2.1.1
阅读更多...
Python实现字典转字符串的五种方法

Python实现字典转字符串的五种方法

《Python实现字典转字符串的五种方法》本文介绍了在Python中如何将字典数据结构转换为字符串格式的多种方法,首先可以通过内置的str()函数进行简单转换;其次利用ison.dumps()函数能够... 目录1、使用json模块的dumps方法：2、使用str方法：3、使用循环和字符串拼接：4、使用字符
阅读更多...
Python版本与package版本兼容性检查方法总结

Python版本与package版本兼容性检查方法总结

《Python版本与package版本兼容性检查方法总结》：本文主要介绍Python版本与package版本兼容性检查方法的相关资料,文中提供四种检查方法,分别是pip查询、conda管理、PyP... 目录引言为什么会出现兼容性问题方法一：用 pip 官方命令查询可用版本方法二：conda 管理包环境方法
阅读更多...
Linux云服务器手动配置DNS的方法步骤

Linux云服务器手动配置DNS的方法步骤

《Linux云服务器手动配置DNS的方法步骤》在Linux云服务器上手动配置DNS（域名系统）是确保服务器能够正常解析域名的重要步骤,以下是详细的配置方法,包括系统文件的修改和常见问题的解决方案,需要... 目录1. 为什么需要手动配置 DNS？2. 手动配置 DNS 的方法方法 1：修改 /etc/res
阅读更多...
深入理解Mysql OnlineDDL的算法

深入理解Mysql OnlineDDL的算法

《深入理解MysqlOnlineDDL的算法》本文主要介绍了讲解MysqlOnlineDDL的算法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小... 目录一、Online DDL 是什么？二、Online DDL 的三种主要算法2.1COPY（复制法）
阅读更多...
JavaScript对象转数组的三种方法实现

JavaScript对象转数组的三种方法实现

《JavaScript对象转数组的三种方法实现》本文介绍了在JavaScript中将对象转换为数组的三种实用方法,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友... 目录方法1：使用Object.keys()和Array.map()方法2：使用Object.entr
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2