系列目录

88.合并两个有序数组
52.螺旋数组
567.字符串的排列
643.子数组最大平均数
150.逆波兰表达式
61.旋转链表
160.相交链表
83.删除排序链表中的重复元素
389.找不同
1491.去掉最低工资和最高工资后的工资平均值
896.单调序列
206.反转链表
92.反转链表II
141.环形链表
142.环型链表

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876. 链表的中间节点

🌟线性表/动态数组+快慢指针

原题链接

C++
若未特殊标明，以下题解均写用C++

方法一 快慢指针

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* middleNode(ListNode* head) {
        ListNode *slow = head, *fast = head;
        // 记得一定要先对fast 进行检查
        while (fast != nullptr && fast->next != nullptr) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }

        return slow;
    }
};

先检查 fast 是为了确保在尝试访问 fast->next 之前，fast 不是 nullptr，从而可以避免未定义行为

方法二 线性表/动态数组

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* middleNode(ListNode* head) {
        // 定义一个类似于数组特性的线性表——支持下标访问
        vector<ListNode*> a = {head};
        // a.back()取原线性表的最后一个元素
        while (a.back()->next != nullptr)
            a.push_back(a.back()->next);
        
        // C++ 默认向下取整
        return a[a.size() / 2];
    }
};

注解：

vector<ListNode*> a = {head};

vector的元素为链表的节点ListNode*——这也是我们为什么要nullptr的原因

并创建一个包含单个元素(即head指针)的vector

若没有{head}，则定义的是一个空的容器vector

线性表

定义

• 线性表(Linear List)是数据结构的一种，它是一个具有相同特性的数据元素的有限序列
• 数据元素之间的关系是一对一的，即除了第一个和最后一个数据元素之外，其他数据元素都是首尾相接的
• 线性表的个数n定义为线性表的长度，n=0时称为空表

性质

1. 集合中必存在唯一的一个“第一元素”：线性表有明确的起始点
2. 集合中必存在唯一的一个“最后元素”：线性表有明确的终止点
3. 除最后一个元素之外，均有唯一的后继(后件)：除了最后一个元素，每个元素后面都跟着一个元素
4. 除第一个元素之外，均有唯一的前驱(前件)：除了第一个元素，每个元素前面都有一个元素
5. 线性表能够逐项访问和顺序存取：可以按照元素的顺序进行访问和存储

分类

• 一般线性表：可以自由地进行删除或添加操作
• 受限线性表：主要包括栈(后进先出)和队列(先进先出)，对结点的操作有限制

基本操作

1. MakeEmpty(L)：将L变为空表
2. Length(L)：返回表L的长度，即表中元素个数
3. Get(L, i)：返回L中位置i处的元素(1≤i≤n)
4. Prior(L, i)：取i的前驱元素
5. Next(L, i)：取i的后继元素
6. Locate(L, x)：返回元素x在L中的位置
7. Insert(L, i, x)：在表L的位置i处插入元素x，将原占据位置i的元素及后面的元素都向后推一个位置
8. Delete(L, p)：从表L中删除位置p处的元素
9. IsEmpty(L)：判断L是否为空表

应用场景

• 通讯录管理：每个联系人作为线性表的一个元素，包含姓名、电话号码、地址等属性
• 缓存替换算法：如最近最少使用算法(LRU)和先进先出算法(FIFO)，使用线性表结构便于对缓存中的数据进行插入、删除和查找操作
• 任务调度系统：将需要执行的任务按照一定的优先级顺序存储在线性表中
• 计算机图形学：顶点表用于存储图形模型的顶点信息，每个元素表示一个顶点
• 公交线路查询系统：线路信息可以用线性表来存储，每个线路作为线性表的一个元素

优点

• 逻辑结构简单，便于实现和操作
• 广泛应用于各种实际场景中，是数据处理和存储的基础结构之一

143. 重排链表

🌟线性表/动态数组

原题链接

C++
若未特殊标明，以下题解均写用C++

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    void reorderList(ListNode* head) {
        // 特况
        if (head == nullptr) 
            return;
        
        // 定义一个空线性表 Linear List
        vector<ListNode*> LL;
        ListNode* node = head;
        // 将 链表节点 存入 线性表中
        while (node != nullptr) {
            LL.emplace_back(node);
            node = node->next;
        }

        // 下标从0开始
        int i = 0, j = LL.size() - 1;
        while (i < j) {
            // 像数组一样 可用下标访问
            LL[i]->next = LL[j];
            i ++;
            
            // 如LL.size() = 2，提前结束循环
            if (i == j)
                break;

            LL[j]->next = LL[i];
            // 用完 j 再更新
            j --;
        }

        
        // 最后别忘了 指向空
        LL[i]->next = nullptr;
    }
};

push_back()与emplace_back()

push_back()

push_back 是 std::vector 的一个成员函数，用于在容器的末尾添加一个元素 当你使用 push_back 时，你需要提供一个与容器内元素类型相同的对象(或者一个可以隐式转换为该类型的对象) 这个对象会被复制(如果类型支持复制)或移动(如果类型支持移动并且提供了右值引用)到容器的末尾

示例：

#include <vector>  
#include <string>  
  
int main() {  
    std::vector<std::string> vec;  
  
    // 使用 push_back 添加一个字符串  
    std::string str = "Hello";  
    vec.push_back(str); // 这里可能发生复制或移动操作  
  
    // 也可以直接使用临时对象  
    vec.push_back(std::string("World")); // 这里一定会发生复制操作(因为我们是用一个右值来初始化一个临时对象)  
  
    return 0;  
}

在上面的例子中，当你使用 push_back 并传递一个 std::string 对象时，如果 str 是一个左值(即具有持久身份的对象)，那么它可能会被复制或移动(取决于 std::string 的实现和编译器优化) 如果你传递一个右值(如临时对象)，那么通常会发生复制操作，因为右值通常不被视为可移动的对象(尽管在某些情况下，编译器可能会进行优化以消除不必要的复制)

emplace_back()

emplace_back 是 C++11 引入的一个成员函数，旨在提供比 push_back 更高的性能 与 push_back 不同，emplace_back 允许你直接在容器的末尾构造一个元素，而不是先创建一个对象然后将其复制或移动到容器中 这通常可以避免不必要的复制或移动操作，尤其是在处理大型或复杂的对象时

emplace_back 接受与要构造的对象构造函数相同的参数，并在容器的末尾直接调用该构造函数

示例：

#include <vector>  
#include <string>  
  
int main() {  
    std::vector<std::string> vec;  
  
    // 使用 emplace_back 直接在容器末尾构造一个字符串  
    vec.emplace_back("Hello"); // 直接在vec的末尾构造一个std::string对象，没有复制或移动  
  
    // 也可以传递多个参数给构造函数  
    vec.emplace_back(5, 'a'); // 构造一个包含5个'a'字符的std::string对象  
  
    return 0;  
}

在上面的例子中，emplace_back 直接在 vec 的末尾构造了一个 std::string 对象，没有涉及任何复制或移动操作
这通常比使用 push_back 并传递一个临时对象更高效

总结：

push_back 和 emplace_back 都用于在 std::vector 的末尾添加元素，但 emplace_back 通过直接在容器中构造元素来避免不必要的复制或移动操作，从而可能提供更高的性能

虽然 emplace_back 通常比 push_back 更高效，但在某些情况下(特别是当元素类型支持移动语义且移动操作比复制操作更快时)，push_back 可能会使用移动操作来优化性能
然而，emplace_back 仍然是一个很好的选择，特别是当对象的构造过程涉及多个参数或复杂逻辑时