递归删除单链表中所有值为x的元素_如何纯递归反转链表的一部分
讀完本文,你可以去力扣拿下如下題目:
92.反轉(zhuǎn)鏈表II
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反轉(zhuǎn)單鏈表的迭代實現(xiàn)不是一個困難的事情,但是遞歸實現(xiàn)就有點難度了,如果再加一點難度,讓你僅僅反轉(zhuǎn)單鏈表中的一部分,你是否能夠遞歸實現(xiàn)呢?
本文就來由淺入深,step by step 地解決這個問題。如果你還不會遞歸地反轉(zhuǎn)單鏈表也沒關(guān)系,本文會從遞歸反轉(zhuǎn)整個單鏈表開始拓展,只要你明白單鏈表的結(jié)構(gòu),相信你能夠有所收獲。
// 單鏈表節(jié)點的結(jié)構(gòu) public class ListNode {int val;ListNode next;ListNode(int x) { val = x; } }什么叫反轉(zhuǎn)單鏈表的一部分呢,就是給你一個索引區(qū)間,讓你把單鏈表中這部分元素反轉(zhuǎn),其他部分不變:
e
注意這里的索引是從 1 開始的。迭代的思路大概是:先用一個 for 循環(huán)找到第 m 個位置,然后再用一個 for 循環(huán)將 m 和 n 之間的元素反轉(zhuǎn)。但是我們的遞歸解法不用一個 for 循環(huán),純遞歸實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。
迭代實現(xiàn)思路看起來雖然簡單,但是細(xì)節(jié)問題很多的,反而不容易寫對。相反,遞歸實現(xiàn)就很簡潔優(yōu)美,下面就由淺入深,先從反轉(zhuǎn)整個單鏈表說起。
一、遞歸反轉(zhuǎn)整個鏈表
這個算法可能很多讀者都聽說過,這里詳細(xì)介紹一下,先直接看實現(xiàn)代碼:
ListNode reverse(ListNode head) {if (head.next == null) return head;ListNode last = reverse(head.next);head.next.next = head;head.next = null;return last; }看起來是不是感覺不知所云,完全不能理解這樣為什么能夠反轉(zhuǎn)鏈表?這就對了,這個算法常常拿來顯示遞歸的巧妙和優(yōu)美,我們下面來詳細(xì)解釋一下這段代碼。
對于遞歸算法,最重要的就是明確遞歸函數(shù)的定義。具體來說,我們的 reverse 函數(shù)定義是這樣的:
輸入一個節(jié)點 head,將「以 head 為起點」的鏈表反轉(zhuǎn),并返回反轉(zhuǎn)之后的頭結(jié)點。
明白了函數(shù)的定義,在來看這個問題。比如說我們想反轉(zhuǎn)這個鏈表:
那么輸入 reverse(head) 后,會在這里進(jìn)行遞歸:
ListNode last = reverse(head.next);不要跳進(jìn)遞歸(你的腦袋能壓幾個棧呀?),而是要根據(jù)剛才的函數(shù)定義,來弄清楚這段代碼會產(chǎn)生什么結(jié)果:
這個 reverse(head.next) 執(zhí)行完成后,整個鏈表就成了這樣:
并且根據(jù)函數(shù)定義,reverse 函數(shù)會返回反轉(zhuǎn)之后的頭結(jié)點,我們用變量 last 接收了。
PS:我認(rèn)真寫了 100 多篇原創(chuàng),手把手刷 200 道力扣題目,全部發(fā)布在 labuladong的算法小抄,持續(xù)更新。建議收藏,按照我的文章順序刷題,掌握各種算法套路后投再入題海就如魚得水了。
現(xiàn)在再來看下面的代碼:
head.next.next = head;接下來:
head.next = null; return last;神不神奇,這樣整個鏈表就反轉(zhuǎn)過來了!遞歸代碼就是這么簡潔優(yōu)雅,不過其中有兩個地方需要注意:
1、遞歸函數(shù)要有 base case,也就是這句:
if (head.next == null) return head;意思是如果鏈表只有一個節(jié)點的時候反轉(zhuǎn)也是它自己,直接返回即可。
2、當(dāng)鏈表遞歸反轉(zhuǎn)之后,新的頭結(jié)點是 last,而之前的 head 變成了最后一個節(jié)點,別忘了鏈表的末尾要指向 null:
head.next = null;理解了這兩點后,我們就可以進(jìn)一步深入了,接下來的問題其實都是在這個算法上的擴(kuò)展。
二、反轉(zhuǎn)鏈表前 N 個節(jié)點
這次我們實現(xiàn)一個這樣的函數(shù):
// 將鏈表的前 n 個節(jié)點反轉(zhuǎn)(n <= 鏈表長度) ListNode reverseN(ListNode head, int n)比如說對于下圖鏈表,執(zhí)行 reverseN(head, 3):
解決思路和反轉(zhuǎn)整個鏈表差不多,只要稍加修改即可:
ListNode successor = null; // 后驅(qū)節(jié)點// 反轉(zhuǎn)以 head 為起點的 n 個節(jié)點,返回新的頭結(jié)點 ListNode reverseN(ListNode head, int n) {if (n == 1) { // 記錄第 n + 1 個節(jié)點successor = head.next;return head;}// 以 head.next 為起點,需要反轉(zhuǎn)前 n - 1 個節(jié)點ListNode last = reverseN(head.next, n - 1);head.next.next = head;// 讓反轉(zhuǎn)之后的 head 節(jié)點和后面的節(jié)點連起來head.next = successor;return last; }具體的區(qū)別:
1、base case 變?yōu)?n == 1,反轉(zhuǎn)一個元素,就是它本身,同時要記錄后驅(qū)節(jié)點。
2、剛才我們直接把 head.next 設(shè)置為 null,因為整個鏈表反轉(zhuǎn)后原來的 head 變成了整個鏈表的最后一個節(jié)點。但現(xiàn)在 head 節(jié)點在遞歸反轉(zhuǎn)之后不一定是最后一個節(jié)點了,所以要記錄后驅(qū) successor(第 n + 1 個節(jié)點),反轉(zhuǎn)之后將 head 連接上。
OK,如果這個函數(shù)你也能看懂,就離實現(xiàn)「反轉(zhuǎn)一部分鏈表」不遠(yuǎn)了。
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三、反轉(zhuǎn)鏈表的一部分
現(xiàn)在解決我們最開始提出的問題,給一個索引區(qū)間 [m,n](索引從 1 開始),僅僅反轉(zhuǎn)區(qū)間中的鏈表元素。
ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n)首先,如果 m == 1,就相當(dāng)于反轉(zhuǎn)鏈表開頭的 n 個元素嘛,也就是我們剛才實現(xiàn)的功能:
ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {// base caseif (m == 1) {// 相當(dāng)于反轉(zhuǎn)前 n 個元素return reverseN(head, n);}// ... }如果 m != 1 怎么辦?如果我們把 head 的索引視為 1,那么我們是想從第 m 個元素開始反轉(zhuǎn)對吧;如果把 head.next 的索引視為 1 呢?那么相對于 head.next,反轉(zhuǎn)的區(qū)間應(yīng)該是從第 m - 1 個元素開始的;那么對于 head.next.next 呢……
區(qū)別于迭代思想,這就是遞歸思想,所以我們可以完成代碼:
ListNode reverseBetween(ListNode head, int m, int n) {// base caseif (m == 1) {return reverseN(head, n);}// 前進(jìn)到反轉(zhuǎn)的起點觸發(fā) base casehead.next = reverseBetween(head.next, m - 1, n - 1);return head; }至此,我們的最終大 BOSS 就被解決了。
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四、最后總結(jié)
遞歸的思想相對迭代思想,稍微有點難以理解,處理的技巧是:不要跳進(jìn)遞歸,而是利用明確的定義來實現(xiàn)算法邏輯。
處理看起來比較困難的問題,可以嘗試化整為零,把一些簡單的解法進(jìn)行修改,解決困難的問題。
值得一提的是,遞歸操作鏈表并不高效。和迭代解法相比,雖然時間復(fù)雜度都是 O(N),但是迭代解法的空間復(fù)雜度是 O(1),而遞歸解法需要堆棧,空間復(fù)雜度是 O(N)。所以遞歸操作鏈表可以作為對遞歸算法的練習(xí)或者拿去和小伙伴裝逼,但是考慮效率的話還是使用迭代算法更好。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的递归删除单链表中所有值为x的元素_如何纯递归反转链表的一部分的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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