Swift 算法实战之路:链表

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上期我们探讨了使用Swift如何破解数组、字符串、集合、字典相关的算法题。本期我们一起来讲讲用Swift如何实现链表以及链表相关的技巧。本期主要内容有:

  • 链表基本结构
  • Dummy节点
  • 尾插法
  • 快行指针

基本结构

对于链表的概念,实在是基本概念太多,这里不做赘述。我们直接来实现链表节点。

有了节点,就可以实现链表了。

有了上面的基本操作,我们来看如何解决复杂的问题。

Dummy节点和尾插法

话不多说,我们直接先来看下面一道题目。

给一个链表和一个值x,要求将链表中所有小于x的值放到左边,所有大于等于x的值放到右边。原链表的节点顺序不能变。
例:1->5->3->2->4->2,给定x = 3。则我们要返回 1->2->2->5->3->4

直觉告诉我们,这题要先处理左边(比x小的节点),然后再处理右边(比x大的节点),最后再把左右两边拼起来。
思路有了,再把题目抽象一下,就是要实现这样一个函数:

即我们有给定链表的头节点,有给定的x值,要求返回新链表的头结点。接下来我们要想:怎么处理左边?怎么处理右边?处理完后怎么拼接?
先来看怎么处理左边。我们不妨把这个题目先变简单一点:

给一个链表和一个值x,要求只保留链表中所有小于x的值,原链表的节点顺序不能变。
例:1->5->3->2->4->2,给定x = 3。则我们要返回 1->2->2

我们只要采用尾插法,遍历链表,将小于x值的节点接入新的链表即可。代码如下:
注意,上面的代码我们引入了Dummy节点,它的作用就是作为一个虚拟的头前结点。我们引入它的原因是我们不知道要返回的新链表的头结点是哪一个,它有可能是原链表的第一个节点,可能在原链表的中间,也可能在最后,甚至可能不存在(nil)。而Dummy节点的引入可以巧妙的涵盖所有以上情况,我们可以用dummy.next方便得返回最终需要的头结点。
现在我们解决了左边,右边也是同样处理。接着只要让左边的尾节点指向右边的头结点即可。全部代码如下:

注意这句post.next = nil,这是为了防止链表循环指向构成环,是必须的但是很容易忽略的一步。
刚才我们提到了环,那么怎么检测链表中是否有环存在呢?

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快行指针

笔者理解快行指针,就是两个指针访问链表,一个在前一个在后,或者一个移动快另一个移动慢,这就是快行指针。所以如何检测一个链表中是否有环?用两个指针同时访问链表,其中一个的速度是另一个的2倍,如果他们相等了,那么这个链表就有环了。代码如下:

再举一个快行指针一前一后的例子,看下面这道题。
删除链表中倒数第n个节点。例:1->2->3->4->5,n = 2。返回1->2->3->5。
注意:给定n的长度小于等于链表的长度。
解题思路依然是快行指针,这次两个指针移动速度相同。但是一开始,第一个指针(指向头结点之前)就落后第二个指针n个节点。接着两者同时移动,当第二个移动到尾节点时,第一个节点的下一个节点就是我们要删除的节点。代码如下:

这里还用到了Dummy节点,因为有可能我们要删除的是头结点。

总结

这次我们用Swift实现了链表的基本结构,并且实战了链表的几个技巧。在结尾处,我还想强调一下Swift处理链表问题的两个细节问题:

  • 一定要注意头结点可能就是nil。所以给定链表,我们要看清楚head是不是optional,在判断是不是要处理这种边界条件。
  • 注意每个节点的next可能是nil。如果不为nil,请用”!”修饰变量。在赋值的时候,也请注意”!”将optional节点传给非optional节点的情况。
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