链表专题一，解决链表难题的利器

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2024-02-12 03:29:16

引言

链表是一种广泛应用于编程中的数据结构，它以其灵活性、易用性而著称。本专题将深入解析链表的相关算法，助你轻松应对链表相关的编程难题。

环形链表

环形链表是一种特殊类型的链表，其尾节点指向链表的头部，形成一个环形结构。检测环形链表是链表编程中的一项基本技能。

算法要点：

使用两个指针，一个每次走一步，另一个每次走两步。
如果存在环，快指针最终会追上慢指针。

代码示例：

def has_cycle(head):
    if not head or not head.next:
        return False
    slow = head
    fast = head.next
    while slow != fast:
        if not fast or not fast.next:
            return False
        slow = slow.next
        fast = fast.next.next
    return True

快乐数

快乐数是指不断对它的各位数字求平方和，最终结果为1的正整数。

算法要点：

建立一个哈希表来存储已经计算过的数字。
对于一个给定的数字，不断对它的各位数字求平方和，并更新哈希表。
如果该数字已经在哈希表中，则它不是快乐数。
如果最终结果为1，则它是快乐数。

代码示例：

def is_happy(n):
    seen = set()
    while n != 1:
        n = sum(int(digit) ** 2 for digit in str(n))
        if n in seen:
            return False
        seen.add(n)
    return True

反转链表

反转链表是指将链表中节点的顺序从前往后逆转。

算法要点：

迭代遍历链表。
对于每个节点，将其next指针指向当前节点，并更新当前节点为下一个节点。
直到遍历完成，头节点即为反转后的链表头。

代码示例：

def reverse_list(head):
    prev = None
    current = head
    while current:
        next_node = current.next
        current.next = prev
        prev = current
        current = next_node
    return prev

反转链表 II

反转链表 II是指反转链表中指定范围内的节点。

算法要点：

使用两个指针分别指向范围外的头尾节点。
在范围内，反转链表。
将范围外的头尾节点连接到反转后的子链表上。

代码示例：

def reverse_between(head, left, right):
    if not head or left == right:
        return head
    dummy = ListNode(0)
    dummy.next = head
    prev = dummy
    for _ in range(left - 1):
        prev = prev.next
    left_node = prev.next
    right_node = prev
    for _ in range(right - left):
        right_node = right_node.next
    next_node = right_node.next
    prev.next = None
    right_node.next = None
    reversed_list = reverse_list(left_node)
    prev.next = reversed_list
    left_node.next = next_node
    return dummy.next