揭秘算法：链表中倒数第K个节点的获取之道

2024-02-18 08:43:11

在计算机科学中，链表是一种常见的数据结构，它由一系列通过指针连接起来的节点组成，每个节点包含一个数据项和一个指向下一个节点的指针。当我们需要获取链表中倒数第K个节点时，一种常见的方法是使用双指针法。

双指针法

双指针法是一种巧妙的算法，它使用两个指针来遍历链表。第一个指针从链表头节点开始，第二个指针从链表的第K个节点开始。这两个指针同时向后移动，当第一个指针到达链表尾节点时，第二个指针正好位于倒数第K个节点。

算法步骤

创建两个指针，分别指向链表的头节点和链表的第K个节点。
同时向后移动这两个指针，直到第一个指针到达链表尾节点。
当第一个指针到达链表尾节点时，第二个指针正好位于倒数第K个节点。

代码示例

def get_kth_from_last(head, k):
    """
    获取链表中倒数第K个节点

    参数：
    head：链表的头节点
    k：倒数第K个节点的索引

    返回：
    倒数第K个节点
    """

    # 创建两个指针，分别指向链表的头节点和链表的第K个节点
    slow_ptr = head
    fast_ptr = head
    for _ in range(k):
        fast_ptr = fast_ptr.next

    # 同时向后移动这两个指针，直到第一个指针到达链表尾节点
    while fast_ptr:
        slow_ptr = slow_ptr.next
        fast_ptr = fast_ptr.next

    # 当第一个指针到达链表尾节点时，第二个指针正好位于倒数第K个节点
    return slow_ptr

时间复杂度分析

双指针法的平均时间复杂度为O(n)，最坏情况下的时间复杂度也是O(n)。其中，n是链表的长度。

空间复杂度分析

双指针法的空间复杂度为O(1)，因为它只需要两个指针来存储状态。

另一种解决方案

除了双指针法之外，还有另一种获取链表中倒数第K个节点的解决方案，那就是使用栈数据结构。

算法步骤

将链表中的所有节点压入栈中。
弹出栈顶元素，并将其作为倒数第一个节点。
重复步骤2，直到弹出的栈顶元素是倒数第K个节点。

代码示例

def get_kth_from_last_stack(head, k):
    """
    获取链表中倒数第K个节点

    参数：
    head：链表的头节点
    k：倒数第K个节点的索引

    返回：
    倒数第K个节点
    """

    # 将链表中的所有节点压入栈中
    stack = []
    while head:
        stack.append(head)
        head = head.next

    # 弹出栈顶元素，并将其作为倒数第一个节点
    for _ in range(k - 1):
        stack.pop()

    # 弹出的栈顶元素就是倒数第K个节点
    return stack.pop()