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 exists
if (curr == null || curr.Next == null)
{
return head;
}
//if more than one element
while (curr.Next != null)
{
next = curr.Next; //1
nextnext = next.Next; //2
next.Next = head.Next; //3
head.Next = next; //4
curr.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 exists
if (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; //1
head.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。