C++面试题-链表栈二叉树数据结构

一、单链表

目录1.单链表反转2.找出单链表的倒数第4个元素3.找出单链表的中间元素4.删除无头单链表的一个节点5.两个不交叉的有序链表的合并6.有个二级单链表，其中每个元素都含有一个指向一个单链表的指针。写程序把这个二级链表称一级单链表。7.单链表交换任意两个元素（不包括表头）8.判断单链表是否有环？如何找到环的“起始”点？如何知道环的长度？9.判断两个单链表是否相交10.两个单链表相交，计算相交点11.用链表模拟大整数加法运算12.单链表排序13.删除单链表中重复的元素 首先写一个单链表的C#实现，这是我们的基石：public class Link{public Link Next;public string Data;public Link（Link next, string data）{this.Next = next;this.Data = data;}} 其中，我们需要人为地在单链表前面加一个空节点，称其为head。例如，一个单链表是1->2->5，如图所示：对一个单链表的遍历如下所示：static void Main（string[] args）{Link head = GenerateLink（）;Link curr = head;while （curr ！= null）{Console.WriteLine（curr.Data）;curr = curr.Next;}}

1.单链表反转

这道题目有两种算法，既然是要反转，那么肯定是要破坏原有的数据结构的：算法1：我们需要额外的两个变量来存储当前节点curr的下一个节点next、再下一个节点nextnext：public static Link ReverseLink1（Link head）{Link curr = head.Next;Link next = null;Link nextnext = null;//if no elements or only one element existsif （curr == null || curr.Next == null）{return head;}//if more than one elementwhile （curr.Next ！= null）{next = curr.Next; //1nextnext = next.Next; //2next.Next = head.Next; //3head.Next = next; //4curr.Next = nextnext; //5}return head;} 算法的核心是while循环中的5句话我们发现，curr始终指向第1个元素。此外，出于编程的严谨性，还要考虑2种极特殊的情况：没有元素的单链表，以及只有一个元素的单链表，都是不需要反转的。算法2：自然是递归如果题目简化为逆序输出这个单链表，那么递归是很简单的，在递归函数之后输出当前元素，这样能确保输出第N个元素语句永远在第N+1个递归函数之后执行，也就是说第N个元素永远在第N+1个元素之后输出，最终我们先输出最后一个元素，然后是倒数第2个、倒数第3个，直到输出第1个：public static void ReverseLink2（Link head）{if （head.Next ！= null）{ReverseLink2（head.Next）;Console.WriteLine（head.Next.Data）;}} 但是，现实应用中往往不是要求我们逆序输出（不损坏原有的单链表），而是把这个单链表逆序（破坏型）。这就要求我们在递归的时候，还要处理递归后的逻辑。首先，要把判断单链表有0或1个元素这部分逻辑独立出来，而不需要在递归中每次都比较一次：public static Link ReverseLink3（Link head）{//if no elements or only one element existsif （head.Next == null || head.Next.Next == null）return head;head.Next = ReverseLink（head.Next）;return head;} 我们观测到：head.Next = ReverseLink（head.Next）;这句话的意思是为ReverseLink方法生成的逆序链表添加一个空表头。接下来就是递归的核心算法ReverseLink了：static Link ReverseLink（Link head）{if （head.Next == null）return head;Link rHead = ReverseLink（head.Next）;head.Next.Next = head;head.Next = null;return rHead;} 算法的关键就在于递归后的两条语句：head.Next.Next = head; //1head.Next = null; //2啥意思呢？画个图表示就是：这样，就得到了一个逆序的单链表，我们只用到了1个额外的变量rHead。