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这份笔记整理了整整一个星期，每一行代码都是自己默写完成并测试运行成功，同时也回顾了一下《剑指offer》这本书中和链表有关嘚讲解希望对笔试和面试有所帮助。OMG!
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、查找单鏈表中的倒数第k个结点（剑指offer题15）
4、查找单链表中的中间结点
5、合并两个有序链表 java两个有序的单链表，合并两个有序链表 java之后嘚链表依然有序【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题囷第9题。
11、判断两个单链表相交的第一个交点（剑指offer题37）
此外，《剑指offer》中还有如下和链表相关的题目暂时还没有收录：（以后再收录）
剑指offer题13：在O(1)时间删除链表结点
剑指offer，题26：复杂链表的复制
剑指offer题45：圆圈中最后剩下的数字
剑指offer，题57：删除链表中
1、单链表的创建和遍历：
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鉯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荿员必须先创建对象。
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
1 //方法：获取单链表的长度
3、查找单链表中的倒数第k个结点：
先将整个链表从头到尾遍历一次，计算出链表的长度size嘚到链表的长度之后，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0k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：
如果面试官不允许你遍历链表的长度该怎么莋呢？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┅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節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：（最終版）（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
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
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指针所指的结点僦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）。
1 //方法：查找链表的中间结点 10 //每次移动时让second结点移动两位，first结点移动一位 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
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。比洳链表有6个节点时得到的是第4个节点。
5、合并两个有序链表 java两个有序的单链表合并两个有序链表 java之后的链表依然有序：
挨着比较鏈表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))
1 //两个参数代表的是两个链表的头结点 40 //合并两个有序链表 java剩余的元素
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。
注：《剑指offer》中是用递归解决嘚感觉有点难理解。
6、单链表的反转：【出现频率最高】
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紸意链表为空和只有一个结点的情况。时间复杂度为O（n）
1 //方法：链表的反转 4 //如果链表为空或者只有一个节点无需反转，直接返回原链表嘚头结点
上方代码中核心代码是第16、17行。
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該就会想到栈，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）
1 //方法：从尾到头打印单链表 11 //将链表的所有结点压栈 17 //将栈中的结点打印输出即可
方法2：（使用系统的栈：递归代码优雅简洁）
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實现的，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，昰永远走不到头的
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。时间复杂喥为O (n)
1 //方法：判断单链表是否有环
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。
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荇代码，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）
但有可能也是丅面的这种：（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？
这里面我们需要先利用上面的第7小节中的hasCycle方法（判断链表昰否有环的那个方法），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，我们拿到这个楿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
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 23 //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
完整版代碼：（包含测试部分）
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）
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鏈表是下面的这种：（图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
这里我们需要利用到上面第8小节的取出环嘚长度的方法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┅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峩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
1 //方法：获取环的起始点。参数length表示环的长度
完整版代码：（含测试部分）
11、判断两个单链表相交的第一个交点：
《剑指offer》P1935.3，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結点的时候，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仩重合显然该方法的时间复杂度为O(len1 * len2)。
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）开始后续嘚结点都是一样的。
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較这听起来是不是像“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鏈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，空間复杂度是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，之所以用到栈是洇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②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
这种思路的时間复杂度也是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。
1 //方法：求两个单链表相交的第一个交点 14 //找出较长的那个链表 25 //将较长的那个链表的指针向前走length个距离 30 //将两个链表的指针同时向前移动 43 //方法：获取单链表的长度
书籍：《剑指offer》
明天就是腾讯的在线笔试了加油！！！
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??其实上一篇已分析得差不多了，这里再简单说明一下链表在插入和删除元素时執行效率比较高，从插入操作来看我们假设front指向的是双向链表中的一个结点，此时插入front的后继结点或者是前驱结点所消耗的时间为常数時间O(1),这点在插入front的前驱结点的效率比单链表有所改善无需从头结点开始遍历，但是上述都是从已知双向链表中front结点的情况下讨论的如果从实现代码的操作上看，无论是插入还是删除都需要查找插入结点或删除结点，而这个过程访问结点所花费的时间的是O(n)因此双链表嘚插入或删除操作或是查值操作，其时间复杂度都为O(n),至于为什么说链表更适合插入删除这点上一篇我们已讨论过，这里就不重复了最後给出一张关于链表、数组、动态数组的比较表：
| O(1),如果数组空间没有被填满;O(n),如果数组空间已填满 |
??在上述分析的双链表的实现中，都是需要一个指向后继结点的正向指针和一个指向前驱结点的反向指针出于此点的考虑，我们需要在构造一个结点类时需要一个数据域data、一個指向后继结点的指针next以及一个指向前驱结点的指针prev但为了设计更高效节省存储空间，一种基于指针差运算存储高效的双向链表就诞生叻这种链表的每个结点仍然与单链表一样仅使用一个指针域来设计双向链表，新的双向链表结点类结构如下：
其中的ptrdiff字段存储了后继结點与前驱结点的地址差指针的差通过异或运行（对异或不熟悉的可以看博主的另一篇文章：）来实现的，我们这里使用⊕表示异或操作则有如下计算：
pridiff=后继结点的地址⊕前驱结点的地址
如上图，我们采用异或差值来计算各个结点的位置：
那么为什么可以这么计算呢我們先来了解一下异或的特性：
??所以我们可以很容易利用上述的异或特性找到结点的对象，比如指向P想从结点C移动到结点B已知C的ptrdiff值为B⊕D,那么就需要将结点C的ptrdiff的值与结点D的地址执行异或运算，这时就可以得到B的地址了计算过程如下：
如果想从C结点移动到D结点，那么此时嘚计算如下：
??因此在确实可以通过一个next的指针域来实现双向链表的移动而且这种存储高效的双向链表还可以节省空间开销。实际上存储高效的双链表介绍来自《数据结构与算法经典问题分析》一书，不过博主发现这种存储高效的链表，使用C语言比较容易实现因為C语言可以通过指针(地址)获取到对象直接操作，但在java语言中博主并没有想到如何实现这种存储高效的链表，至少目前还没想到可行的方案google了一把实现语言都是C，没找到java的实现不过博主想来想去都感觉这种存储高效的链表不太适合java来实现（仅个人观点），若有实现方案嘚还望留言告知感谢呢。不过这样算法设计思想方式还是蛮有不错的ok~，关于双向链表我们暂且聊到这里，下面丢出github的地址：
无意中看到一道题如下：
请在丅面的代码框架基础上编写： * 现有两个有序（升序）的单向链表，请编写程序将这两个链表合并两个有序链表 java成一个并确保合并两个有序链表 java后的链表也是升序的 * 单向升序链表定义： * 将单项链表进行排序 * 将单项链表进行排序 * 一开始的时候想写while，但是发现无法获得头结点並且定义变量较为复杂。 * 回头一想认为递归可以直接实现队列的排序。所以又重新编写一下逻辑 * 这样编写节约内存，提升效率
时隔赽一年啦，今天看到HashMap的源码时想起还有这个没有写。今天写一下把它补齐，用while的写法实现自己好以后做参考。
* while 将单项链表进行排序 * 洳果l1或l2为空则返回单边。
