鏈表是最基本的數據結構，面試官也常常用鏈表來考察面試者的基本能力，而且鏈表相關的操作相對而言比較簡單，也適合考察寫代碼的能力。鏈表的操作也離不開指針，指針又很容易導致出錯。綜合多方面的原因，鏈表題目在面試中占據著很重要的地位。

1. 單向鏈表的定義

想必大家對數組都非常熟悉，數組在存儲空間（內存）上是連續的。因此，我們可以根據偏移量輕易的找到數組中的數據。但數組最大的問題是大小是固定的，很多場景是無法預判需要的空間大小的。

1.1 什么是單向鏈表

鏈表也是一種線性數據結構，但它最大的優勢是可以動態的調整大小。這樣，我們再也不用擔心應該分配多少空間了。

鏈表是一種物理存儲單元上非連續、非順序的存儲結構，元素的邏輯順序是通過鏈表中的指針鏈接次序實現的

鏈表在日常開發中通常通過數據結構和指針的方式實現，其中包含一個本數據結構的next指針，用于指向下一個元素，這樣指下去，就形成了一個單向鏈表。如下是數據結構的定義：

struct list_node {void *data; /* 存儲的數據，通過void指針，可以適配多種數據類型 */struct list_node *next; /* 指向下一個節點，如果為尾節點則指向NULL */ };

為了便于鏈表的管理和使用，我們在實際定義的時候通常還會定義個專門的鏈表頭，鏈表頭的定義如下：

struct list {int size;void (*print_node)(void *data);struct list_node *head;struct list_node *tail; };

通過增加一個鏈表頭可以方便鏈表的管理，同時通過增加的元數據可以很方便的得到一些鏈表的信息，從而提高效率。這樣，整個鏈表的結構大概如圖1所示。

1.2 單向鏈表的接口

單向鏈表最主要的接口就是初始化、插入元素和刪除元素等操作了。當然，為了方便使用，還有返回鏈表頭元素，鏈表尾元素和鏈表大小等等。我們這里先看一下幾個主要的函數接口。

/* 初始化鏈表 */ void list_init(struct list *list, void (*print_node)(void *data)); /* 向鏈表中添加一個元素，其中node為插入的位置，也就是插到該元素的后面，如果node為NULL則插到首節點。 */ int list_insert_next(struct list *list, struct list_node *node, void *data); int list_rem_next(struct list *list, struct list_node *node, void **data);

下面我們給出插入操作的代碼實現，其它操作類似，也比較簡單，這里就不羅列代碼了。具體可以參考本文的配套github庫。

int list_insert_next(struct list *list, struct list_node *node,void *data) {struct list_node *new_node;if (NULL == list) {return -1;} new_node = (struct list_node*)malloc(sizeof(struct list_node));if (NULL == new_node) {return -1;}new_node->data = data;if (NULL == node) {if (list_size(list) == 0)list->tail = new_node;new_node->next = list->head;list->head = new_node; } else {if (NULL == node->next) {list->tail = new_node;}new_node->next = node->next;node->next = new_node;}list->size ++;return 0; }

2. 單向鏈表的算法（面試題）

關于單向鏈表的面試題很多，我們這里盡量的都收集過來。目前有些復雜的沒有答案，但我們后續會陸續寫文章將答案收集起來。

2.1 求單鏈表中結點的個數

這個題目是比較簡單的，基本做法就是對單向鏈表進行遍歷。在進行遍歷的時候有一個計數的變量，每遍歷一個節點，計數增1，直到完成鏈表的遍歷。

int list_node_count(struct list *list) {int ret = 0;struct list_node *cur_node;/* 注意list指針非法的情況 */if (NULL == list) {return ret;} cur_node = list->head;while (cur_node) {ret ++; cur_node = cur_node->next;} return ret; }

2.2 單鏈表反轉 (leetcode 206)

將鏈表中的節點指向反過來，比如原來的指向為1->2->3->4->5，那么反轉后為5->4->3->2->1。鏈表反轉其實是調整節點的next指針的指向。具體如圖所示。

2.3 截取出單鏈表中的后K個結點（k>0）

2.4 判斷一個單鏈表中是否有環(若帶環，求環的長度和入口點)

2.5 去除有序鏈表中的重復元素(leetcode 83)

給定一個有序的鏈表，刪除所有重復的元素，保證每個元素在鏈表中只出現一次。

2.6 合并兩個排好序的鏈表(leetcode 21)

2.7 鏈表的中間節點(leetcode 876)

給定一個帶有頭結點 head 的非空單鏈表，返回鏈表的中間結點。如果有兩個中間結點，則返回第二個中間結點。

輸入：[1,2,3,4,5] 輸出：此列表中的結點 3 (序列化形式：[3,4,5]) 返回的結點值為 3 。 (測評系統對該結點序列化表述是 [3,4,5])。

2.7 刪除鏈表中的節點 (leetcode 237)

請編寫一個函數，使其可以刪除某個鏈表中給定的（非末尾）節點。也就是你僅知道要求被刪除的節點。

輸入: head = [4,5,1,9], node = 5 輸出: [4,1,9]

解釋: 給定你鏈表中值為 5 的第二個節點，那么在調用了你的函數之后，該鏈表應變為 4 -> 1 -> 9.

鏈表至少包含兩個節點。 鏈表中所有節點的值都是唯一的。 給定的節點為非末尾節點并且一定是鏈表中的一個有效節點。 不要從你的函數中返回任何結果。

2.8 刪除鏈表的倒數第N個節點(leetcode 19)

給定一個鏈表: 1->2->3->4->5, 和 n = 2. 當刪除了倒數第二個節點后，鏈表變為 1->2->3->5.

2.9 刪除鏈表中的節點(leetcode 203)

題目 刪除鏈表中等于給定值 val 的所有節點。 示例

輸入: 1->2->6->3->4->5->6, val = 6 輸出: 1->2->3->4->5

2.10 約瑟夫環

約瑟夫環(約瑟夫問題)是一個數學的應用問題：已知n個人(以編號1，2，3…n分別表示)圍坐在一張圓桌周圍。從編號為k的人開始報數，數到m的那個人出列;他的下一個人又從1開始報數，數到m的那個人又出列;依此規律重復下去，直到圓桌周圍的人全部出列。通常解決這類問題時我們把編號從0~n-1，最后結果+1即為原問題的解。

2.11 遍歷一次，刪除倒數第 k 個結點（k從1開始），不能用替換刪除法

2.12 將鏈表后k個節點移到鏈表頭

給一個鏈表和整數k，將后k個節點移到鏈表頭。

輸入： 1->2->3->4->5->NULL , k =2, 輸出： 4->5->1->2->3->NULL.

2.13 逆序打印單鏈表

2.14 不允許遍歷鏈表, 在 pos之前插入

2.15 單鏈表的冒泡排序

2.16 旋轉單鏈表

題目：給定一個鏈表，旋轉鏈表，使得每個節點向右移動k個位置，其中k是一個非負數。

輸入： 1->2->3->4->5->NULL 給定值 k = 2, 輸出： 4->5->1->2->3->NULL.

2.17 劃分鏈表

題目 ： 按某個給定值將鏈表劃分為左邊小于這個值，右邊大于這個值的新鏈表 如一個鏈表 為 1 -> 4 -> 5 -> 2 給定一個數 3 則劃分后的鏈表為 1-> 2 -> 4 -> 5

2.18 鏈表相加求和

題目： 假設鏈表中每一個節點的值都在 0-9 之間，那么鏈表整體可以代表一個整數。 例如： 9->3->7 可以代表 937 給定兩個這樣的鏈表，頭節點為 head1 head2 生成鏈表相加的新鏈表。 如 9->3->7 和 6 -> 3 生成的新鏈表應為 1 -> 0 -> 0 -> 0

2.19 重排鏈表

題目 給定一個單鏈表L： L0→L1→…→Ln-1→Ln, 重新排列后為 L0→Ln→L1→Ln-1→L2→Ln-2→… 要求必須在不改變節點值的情況下進行原地操作。

總結

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