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的讲解，希望对笔试和面试有所帮助。
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、查找单链表中的倒数第k个结点（剑指offer，题15）
4、查找单链表中的中间结点
5、合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序【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题和第9题。
11、判断两个单链表相交的第一个交点（剑指offer，题37）
1、单链表的创建和遍历：
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public class LinkList {public Node head;public Node current;//方法：向链表中添加数据public void add(int data) { //判断链表为空的时候 if (head == null) {//如果头结点为空，说明这个链表还没有创建，那就把新的结点赋给头结点 head = new Node(data); current = head; } else { //创建新的结点，放在当前节点的后面（把新的结点合链表进行关联） current.next = new Node(data); //把链表的当前索引向后移动一位 current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点 }}//方法：遍历链表（打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历public void print(Node node) { if (node == null) { return; }current = node; while (current != null) { System.out.println(current.data); current = current.next; }} class Node {//注：此处的两个成员变量权限不能为private，因为private的权限是仅对本类访问。 int data; //数据域 Node next;//指针域 public Node(int data) { this.data = data;}}public static void main(String[] args) {LinkList list = new LinkList();//向LinkList中添加数据 for (int i = 0; i < 10; i++) { list.add(i); } list.print(list.head);// 从head节点开始遍历输出}} |
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以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成员，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。
核心代码：
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//方法：获取单链表的长度public int getLength(Node head) { if (head == null) { return 0; } int length = 0; Node current = head; while (current != null) { length++; current = current.next; } return length;} |
3、查找单链表中的倒数第k个结点：
3.1 普通思路：
先将整个链表从头到尾遍历一次，计算出链表的长度size，得到链表的长度之后，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0，k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：
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public int findLastNode(int index) { //index代表的是倒数第index的那个结点 //第一次遍历，得到链表的长度size if (head == null) { return -1; } current = head; while (current != null) { size++; current = current.next;} //第二次遍历，输出倒数第index个结点的数据 current = head; for (int i = 0; i < size - index; i++) { current = current.next; }return current.data;} |
如果面试官不允许你遍历链表的长度，该怎么做呢？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都指向第一个结点，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节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：（初版）
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public Node findLastNode(Node head, int index) { if (node == null) { return null; } Node first = head; Node second = head; //让second结点往后挪index个位置 for (int i = 0; i < index; i++) { second = second.next; } //让first和second结点整体向后移动，直到second结点为Nullwhile (second != null) { first = first.next; second = second.next; } //当second结点为空的时候，此时first指向的结点就是我们要找的结点return first;} |
代码实现：（最终版）（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。
核心代码如下：
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public Node findLastNode(Node head, int k) {if (k == 0 || head == null) { return null; } Node first = head; Node second = head;//让second结点往后挪k-1个位置 for (int i = 0; i < k - 1; i++) { System.out.println("i的值是" + i); second = second.next; if (second == null) { //说明k的值已经大于链表的长度了 //throw new NullPointerException("链表的长度小于" + k); //我们自己抛出异常，给用户以提示 return null; }} //让first和second结点整体向后移动，直到second走到最后一个结点 while (second.next != null) { first = first.next; second = second.next; } //当second结点走到最后一个节点的时候，此时first指向的结点就是我们要找的结点return first;} |
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？
思路：
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指针所指的结点就是中间结点。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）。
代码实现：
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//方法：查找链表的中间结点public Node findMidNode(Node head) {if (head == null) { return null;}Node first = head; Node second = head;//每次移动时，让second结点移动两位，first结点移动一位while (second != null && second.next != null) { first = first.next; second = second.next.next;}//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 return first;} |
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。比如链表有6个节点时，得到的是第4个节点。
5、合并两个有序的单链表，合并之后的链表依然有序：
这道题经常被各公司考察。
例如：
链表1：
1->2->3->4
链表2：
2->3->4->5
合并后：
1->2->2->3->3->4->4->5
解题思路：
挨着比较链表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))
代码实现：
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//两个参数代表的是两个链表的头结点public Node mergeLinkList(Node head1, Node head2) {if (head1 == null && head2 == null) { //如果两个链表都为空 return null;} if (head1 == null) { return head2;} if (head2 == null) { return head1;}Node head; //新链表的头结点 Node current; //current结点指向新链表 // 一开始，我们让current结点指向head1和head2中较小的数据，得到head结点 if (head1.data < head2.data) { head = head1; current = head1; head1 = head1.next; } else { head = head2; current = head2; head2 = head2.next;} while (head1 != null && head2 != null) { if (head1.data < head2.data) { current.next = head1; //新链表中，current指针的下一个结点对应较小的那个数据 current = current.next; //current指针下移 head1 = head1.next; } else { current.next = head2; current = current.next; head2 = head2.next; } } //合并剩余的元素 if (head1 != null) { //说明链表2遍历完了，是空的 current.next = head1; }if (head2 != null) { //说明链表1遍历完了，是空的 current.next = head2;} return head;} |
代码测试：
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public static void main(String[] args) {LinkList list1 = new LinkList();LinkList list2 = new LinkList();//向LinkList中添加数据for (int i = 0; i < 4; i++) { list1.add(i); }for (int i = 3; i < 8; i++) { list2.add(i);}LinkList list3 = new LinkList();list3.head = list3.mergeLinkList(list1.head, list2.head); //将list1和list2合并，存放到list3中list3.print(list3.head);// 从head节点开始遍历输出} |
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。
运行效果：
注：《剑指offer》中是用递归解决的，感觉有点难理解。
6、单链表的反转：【出现频率最高】
例如链表：
1->2->3->4
反转之后：
4->2->2->1
思路：
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。注意链表为空和只有一个结点的情况。时间复杂度为O（n）
方法1：（遍历）
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//方法：链表的反转public Node reverseList(Node head) {//如果链表为空或者只有一个节点，无需反转，直接返回原链表的头结点 if (head == null || head.next == null) { return head;}Node current = head;Node next = null; //定义当前结点的下一个结点 Node reverseHead = null; //反转后新链表的表头while (current != null) { next = current.next; //暂时保存住当前结点的下一个结点，因为下一次要用 current.next = reverseHead; //将current的下一个结点指向新链表的头结点 reverseHead = current; current = next; // 操作结束后，current节点后移}return reverseHead;} |
上方代码中，核心代码是第16、17行。
方法2：（递归）
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，我们应该就会想到栈，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）
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//方法：从尾到头打印单链表public void reversePrint(Node head) {if (head == null) { return; } Stack<Node> stack = new Stack<Node>(); //新建一个栈 Node current = head; //将链表的所有结点压栈 while (current != null) {- stack.push(current); //将当前结点压栈 current = current.next;} //将栈中的结点打印输出即可while (stack.size() > 0) { System.out.println(stack.pop().data); //出栈操作}} |
方法2：（使用系统的栈：递归，代码优雅简洁）
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public void reversePrint(Node head) { if (head == null) { return; }reversePrint(head.next);System.out.println(head.data);} |
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，是基于循环实现的，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，是永远走不到头的。
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。时间复杂度为O (n)。
方法：
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//方法：判断单链表是否有环public boolean hasCycle(Node head) { if (head == null) { return false; } Node first = head; Node second = head; while (second != null) { first = first.next; //first指针走一步 second = second.next.next; second指针走两步 if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的 return true; }} return false;} |
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。
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LinkList.java: public class LinkList { public Node head; public Node current; //方法：向链表中添加数据 public void add(int data) { //判断链表为空的时候 if (head == null) {//如果头结点为空，说明这个链表还没有创建，那就把新的结点赋给头结点 head = new Node(data); current = head; } else { //创建新的结点，放在当前节点的后面（把新的结点合链表进行关联） current.next = new Node(data); //把链表的当前索引向后移动一位 current = current.next; } } //方法重载：向链表中添加结点 public void add(Node node) { if (node == null) { return; } if (head == null) { head = node; current = head; } else { current.next = node; current = current.next; } } //方法：遍历链表（打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历 public void print(Node node) { if (node == null) { return; } current = node; while (current != null) { System.out.println(current.data); current = current.next; } } //方法：检测单链表是否有环 public boolean hasCycle(Node head) { if (head == null) { return false; } Node first = head; Node second = head; while (second != null) { first = first.next; //first指针走一步 second = second.next.next; //second指针走两步 if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的 return true; } } return false; } class Node { //注：此处的两个成员变量权限不能为private，因为private的权限是仅对本类访问。 int data; //数据域 Node next;//指针域 public Node(int data) { this.data = data; } } public static void main(String[] args) { LinkList list = new LinkList(); //向LinkList中添加数据 for (int i = 0; i < 4; i++) { list.add(i); } list.add(list.head); //将头结点添加到链表当中，于是，单链表就有环了。备注：此时得到的这个环的结构，是下面的第8小节中图1的那种结构。 System.out.println(list.hasCycle(list.head)); } } |
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行代码，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）
上图中环的长度是4。
但有可能也是下面的这种：（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？
思路：
这里面，我们需要先利用上面的第7小节中的hasCycle方法（判断链表是否有环的那个方法），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，我们拿到这个相遇的结点就好办了，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。
方法：
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//方法：判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点public Node hasCycle(Node head) { if (head == null) { return null; } Node first = head; Node second = head;while (second != null) { first = first.next; second = second.next.next; if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的 return first; //将相遇的那个结点进行返回 } } return null;}//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public int getCycleLength(Node node) { if (head == null) { return 0; } Node current = node; int length = 0; while (current != null) { current = current.next; length++; if (current == node) { //当current结点走到原点的时候 return length; } } return length;} |
完整版代码：（包含测试部分）
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public class LinkList { public Node head; public Node current; public int size; //方法：向链表中添加数据 public void add(int data) { //判断链表为空的时候 if (head == null) {//如果头结点为空，说明这个链表还没有创建，那就把新的结点赋给头结点 head = new Node(data); current = head; } else { //创建新的结点，放在当前节点的后面（把新的结点合链表进行关联） current.next = new Node(data); //把链表的当前索引向后移动一位 current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点 } } //方法重载：向链表中添加结点 public void add(Node node) { if (node == null) { return; } if (head == null) { head = node; current = head; } else { current.next = node; current = current.next; } } //方法：遍历链表（打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历 public void print(Node node) { if (node == null) { return; } current = node; while (current != null) { System.out.println(current.data); current = current.next; } } //方法：判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点 public Node hasCycle(Node head) { if (head == null) { return null; } Node first = head; Node second = head; while (second != null) { first = first.next; second = second.next.next; if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的 return first; //将相遇的那个结点进行返回 } } return null; } //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 public int getCycleLength(Node node) { if (head == null) { return 0; } Node current = node; int length = 0; while (current != null) { current = current.next; length++; if (current == node) { //当current结点走到原点的时候 return length; } } return length; } class Node { //注：此处的两个成员变量权限不能为private，因为private的权限是仅对本类访问。 int data; //数据域 Node next;//指针域 public Node(int data) { this.data = data; } } public static void main(String[] args) { LinkList list1 = new LinkList(); Node second = null; //把第二个结点记下来 //向LinkList中添加数据 for (int i = 0; i < 4; i++) { list1.add(i); if (i == 1) { second = list1.current; //把第二个结点记下来 } } list1.add(second); //将尾结点指向链表的第二个结点，于是单链表就有环了，备注：此时得到的环的结构，是本节中图2的那种结构 Node current = list1.hasCycle(list1.head); //获取相遇的那个结点 System.out.println("环的长度为" + list1.getCycleLength(current)); } } |
运行效果：
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）
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public static void main(String[] args) { LinkList list1 = new LinkList(); //向LinkList中添加数据 for (int i = 0; i < 4; i++) { list1.add(i); } list1.add(list1.head); //将头结点添加到链表当中（将尾结点指向头结点），于是，单链表就有环了。备注：此时得到的这个环的结构，是本节中图1的那种结构。 Node current = list1.hasCycle(list1.head); System.out.println("环的长度为" + list1.getCycleLength(current)); } |
运行结果：
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链表是下面的这种：（图1）
上图中环的起始点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。
方法1：
这里我们需要利用到上面第8小节的取出环的长度的方法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指针同时各走一步，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，我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。
代码实现：
方法1的核心代码：
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//方法：获取环的起始点。参数length表示环的长度public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) { if (head == null) { return null; } Node first = head; Node second = head; //先让second指针走length步 for (int i = 0; i < cycleLength; i++) { second = second.next; } //然后让first指针和second指针同时各走一步 while (first != null && second != null) { first = first.next; second = second.next; if (first == second) { //如果两个指针相遇了，说明这个结点就是环的起始点 return first; } } return null; } |
完整版代码：（含测试部分）
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public class LinkList { public Node head; public Node current; public int size; //方法：向链表中添加数据 public void add(int data) { //判断链表为空的时候 if (head == null) {//如果头结点为空，说明这个链表还没有创建，那就把新的结点赋给头结点 head = new Node(data); current = head; } else { //创建新的结点，放在当前节点的后面（把新的结点合链表进行关联） current.next = new Node(data); //把链表的当前索引向后移动一位 current = current.next; //此步操作完成之后，current结点指向新添加的那个结点 } } //方法重载：向链表中添加结点 public void add(Node node) { if (node == null) { return; } if (head == null) { head = node; current = head; } else { current.next = node; current = current.next; } } //方法：遍历链表（打印输出链表。方法的参数表示从节点node开始进行遍历 public void print(Node node) { if (node == null) { return; } current = node; while (current != null) { System.out.println(current.data); current = current.next; } } //方法：判断单链表是否有环。返回的结点是相遇的那个结点 public Node hasCycle(Node head) { if (head == null) { return null; } Node first = head; Node second = head; while (second != null) { first = first.next; second = second.next.next; if (first == second) { //一旦两个指针相遇，说明链表是有环的 return first; //将相遇的那个结点进行返回 } } return null; } //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 public int getCycleLength(Node node) { if (head == null) { return 0; } Node current = node; int length = 0; while (current != null) { current = current.next; length++; if (current == node) { //当current结点走到原点的时候 return length; } } return length; } //方法：获取环的起始点。参数length表示环的长度 public Node getCycleStart(Node head, int cycleLength) { if (head == null) { return null; } Node first = head; Node second = head; //先让second指针走length步 for (int i = 0; i < cycleLength; i++) { second = second.next; } //然后让first指针和second指针同时各走一步 while (first != null && second != null) { first = first.next; second = second.next; if (first == second) { //如果两个指针相遇了，说明这个结点就是环的起始点 return first; } } return null; } class Node { //注：此处的两个成员变量权限不能为private，因为private的权限是仅对本类访问。 int data; //数据域 Node next;//指针域 public Node(int data) { this.data = data; } } public static void main(String[] args) { LinkList list1 = new LinkList(); Node second = null; //把第二个结点记下来 //向LinkList中添加数据 for (int i = 0; i < 4; i++) { list1.add(i); if (i == 1) { second = list1.current; //把第二个结点记下来 } } list1.add(second); //将尾结点指向链表的第二个结点，于是单链表就有环了，备注：此时得到的环的结构，是本节中图2的那种结构 Node current = list1.hasCycle(list1.head); //获取相遇的那个结点 int length = list1.getCycleLength(current); //获取环的长度 System.out.println("环的起始点是" + list1.getCycleStart(list1.head, length).data); }} |
11、判断两个单链表相交的第一个交点：
《编程之美》P193，5.3，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，每遍历到一个结点的时候，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上重合。显然该方法的时间复杂度为O(len1 * len2)。
方法1：采用栈的思路
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，后续的结点都是一样的。
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较，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，这样两个链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，空间复杂度是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，是因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。在第二次遍历的时候，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。
这种思路的时间复杂度也是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。
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//方法：求两个单链表相交的第一个交点public Node getFirstCommonNode(Node head1, Node head2) { if (head1 == null || head == null) { return null; } int length1 = getLength(head1); int length2 = getLength(head2); int lengthDif = 0; //两个链表长度的差值 Node longHead; Node shortHead; //找出较长的那个链表 if (length1 > length2) { longHead = head1; shortHead = head2; lengthDif = length1 - length2; } else { longHead = head2; shortHead = head1; lengthDif = length2 - length1; } //将较长的那个链表的指针向前走length个距离 for (int i = 0; i < lengthDif; i++) { longHead = longHead.next; } //将两个链表的指针同时向前移动 while (longHead != null && shortHead != null) { if (longHead == shortHead) { //第一个相同的结点就是相交的第一个结点 return longHead; } longHead = longHead.next; shortHead = shortHead.next; } return null;}//方法：获取单链表的长度public int getLength(Node head) { if (head == null) { return 0; } int length = 0;Node current = head; while (current != null) { length++; current = current.next; } return length; |
以上就是有关java链表的经典面试题目，希望可以帮助大家顺利通过面试。
