算法 - (数组、链表)

2020-09-26 3934 words 19 minutes

数组、链表是编程语言中最常见的数据结构，也是最基础的数据结构。以下会以几道 LeetCode 巩固自己的基础

结构对比

数组和链表各有各的优势，比如数组的随机插入和删除都是O(n)的，可谓是很低效了。但是数组的查找是是O(1)，直接指定下标即可找到对应的元素。而链表必须遍历，也就是想要查找你一个元素的时间复杂度是 O(n)。所以数组和链表各有各的优势，互相补充。

数据结构	操作	时间复杂度
数组	prepend	O(1)
	append	O(1)
	lookup	O(1)
	insert	O(n)
	delete	O(n)
	–	–
链表	prepend	O(1)
	append	O(1)
	lookup	O(n)
	insert	O(1)
	delete	O(1)

实现

数组

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a := []int{1, 1, 2, 2, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6}

var b []int
b = append(c, 11)
b = append(b, a...)


// make( []Type, size, cap )
// 其中 Type 是指切片的元素类型，
// size 指的是为这个类型分配多少个元素，cap 为预分配的元素数量，
// 这个值设定后不影响 size，只是能提前分配空间，降低多次分配空间造成的性能问题。
c := make([]int, 2, 10)  

链表

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// 定义单链表
type ListNode struct {     
	Val 	int
	Next 	*ListNode
}

func (ln *ListNode) add(v int) {
	if ln == nil {
		ln = &ListNode{Val: v,Next: nil}
	}
	for ln.Next != nil {
		ln = ln.Next
	}
	ln.Next = &ListNode{Val: v,Next: nil}
}

func (ln *ListNode) traverse() {
	for ln != nil {
		fmt.Printf("%d ",ln.Val)
		ln = ln.Next
	}
}

Leetcode

数组

No.1 两数之和

链接：https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/
思路：将每一个数需要的另一半数存入一个 hash 表中

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func twoSum(nums []int, target int) []int {
	tmp := make(map[int]int, len(nums)/2)
	for i := 0;i < len(nums);i++ {
		if index, ok := tmp[target-nums[i]]; ok {
			return []int{index,i}
		}
		tmp[nums[i]] = i
	}
	return []int{}
}

No.3 无重复字符的最长子串

链接：https://leetcode.cn/problems/longest-substring-without-repeating-characters/description/
本来想的是将所有可能的字串遍历一遍不就得了，如下面代码，没想到超出运行时间了，有一例测试用例是800 长的字符串，所以代码超过运行时间了。

首先需要明确，无重复字符串是什么意思。 awwke , 最长无重复子串是 wke ，因为 ww 重复了！！

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func lengthOfLongestSubstring(s string) int {
	if len(s) == 0 {
		return 0
	}

	checkFunc := func(sub string) bool {
		m := make(map[byte]struct{})
		for i := 0 ; i < len(sub); i++ {
			if _, ok := m[sub[i]]; ok {
				return false
			} else {
				m[sub[i]] = struct{}{}
			}
		}
		return true
	}

	maxLength := 1
	for i := 0; i < len(s); i++ {
		for j := i; j < len(s); j ++ {
			subStr := s[i:j+1]
			if checkFunc(subStr) {
				if len(subStr) > maxLength {
					maxLength = len(subStr)
				}
			}
		}
	}
	return maxLength
}

看了一下官方题解，原来是要搞个滑动窗口。

首先，用一个map表示滑动窗口。
不断移动右指针，当出现某个字符不为0时，证明子串里有重复了（map 里面已经存过了）。
重复的肯定是左指针指向的值，所以删除左指针所指的值，保持滑动窗口向前滑动。
直到计算出最大子串的值

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func lengthOfLongestSubstring(s string) int {
	right := 0
	// 用于存当前窗口中都有哪些字符，当map的value不为1时，表示需要滑动了
	storeMap := make(map[byte]int)
	max := 0

	for left := 0; left < len(s); left++ {
        // 左指针向前移动一下，消除窗口中的重复值
		if left != 0 {
			delete(storeMap, s[left-1])
		}
		for ; right < len(s); right++ {
			// 为0表示是新元素
			if storeMap[s[right]] == 0 {
				storeMap[s[right]]++
			} else {
				break
			}
		}
		// 窗口中存在重复字符串了(或者遍历完了数组), 且肯定出现的重复字符是最早加入的（left所指的值）
		if max < right-left {
			max = right - left
		}
	}

	return max
}

No.5 最长回文子串

链接：https://leetcode.cn/problems/longest-palindromic-substring/
思路：这道题就是一个长串里找回文子串，使用中心扩展法。

回文有两种形式， “aba” 和 “aabb” 都是回文的模式。我们对长串的每一个字段都进行一次中心扩展。

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func longestPalindrome(s string) string {
	if len(s) <= 1 {
		return s
	}
	longestStr := ""

	for i := 0; i < len(s); i++ {
		str1 := helper(s, i, i+1)  // 考虑 abba 形式
		str2 := helper(s, i, i)    // 考虑 aba 形式
		if len(longestStr) < len(str1) {
			longestStr = str1
		}
		if len(longestStr) < len(str2) {
			longestStr = str2
		}
	}

	return longestStr
}

// 查找最长子串
func helper(s string, left, right int) string {
	var str string
	for ; left >= 0 && right <= len(s)-1 && s[left] == s[right]; left, right = left-1, right+1 {
		str = s[left : right+1]
	}
	return str
}

No.11 盛最多水的容器

链接：https://leetcode.cn/problems/container-with-most-water/
思路：吃了上面第3题的亏，肯定不能再给出暴力解法了。需要有一个滑动窗口的概念。

数组从两边开始向中间凑。选出一个最大的面积。

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func maxArea(height []int) int {
	maxV := 0
	left, right := 0, len(height)-1
	
	for left < right {
		if height[left] > height[right] {
			maxV = max((right-left) * height[right], maxV)
			// 左边更高，右边左移
			right -- 
		} else {
			maxV = max((right-left) * height[left], maxV)
			// 右边更高，左边右移动
			left ++ 
		}
	}
	
	return maxV
}

func max(a,b int) int {
    if a > b {
        return a 
    }
    return b
}

No.15 三数之和

链接：https://leetcode.cn/problems/3sum/
思路：先将数组排序，再2层循环。如[-1,0,1,2,-1,-4 ] 先排序，排序之后 [-4, -1, -1, 0, 1, 2] 数组，再进行一次双重循环，第一次取 -4 ，再对 -4 之后的数组进行一次循环，-4 + 数组头元素 + 数组尾元素 > 0 就证明，数组尾元素过大， < 0 就证明数组头元素太小。逐渐的收拢第二个数组。

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func threeSum(nums []int) [][]int {
	sort.Ints(nums)

	validNums := make(map[[3]int]struct{})

	for i := 0; i < len(nums)-2; i++ {
		minNum := nums[i]
		midNumIndex := i + 1
		maxNumIndex := len(nums) - 1
		// 中间索引 小于 最大索引
		for midNumIndex < maxNumIndex {
			midNum := nums[midNumIndex]
			maxNum := nums[maxNumIndex]
			// 大于0了，证明最大的数太大了
			if minNum+midNum+maxNum > 0 {
				maxNumIndex--
				continue
			}
			// 小于0了，证明中间数太小了
			if minNum+midNum+maxNum < 0 {
				midNumIndex++
				continue
			}
			// 只能是等于 0 了, 中间数加点，最大数减点，看看是否还能拼出0
			if minNum+midNum+maxNum == 0 {
				validNums[[3]int{minNum, midNum, maxNum}] = struct{}{}
				midNumIndex++
				maxNumIndex--
			}
		}
	}

	var res [][]int
	for k, _ := range validNums {
		res = append(res, []int{k[0], k[1], k[2]})
	}

	return res
}

No.26 删除排序数组中的重复项

链接: https://leetcode-cn.com/problems/remove-duplicates-from-sorted-array/
思路1：双指针法 题解动画

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func removeDuplicates(nums []int) int {
	if len(nums) == 0 {
		return 0
	}

	slow := 1
	for fast := 1; fast < len(nums); fast++ {
		if nums[fast] != nums[fast-1] {
			nums[slow] = nums[fast]
			slow++
		}
	}

	return slow
}

思路2： 旋转数组法 旋转数组应该是我比较喜欢的一种方式，比较简单，那就是数组翻转2次，可以将首位数转到末尾曲，重复项判断刚好使用这种方式，对于移动数组类的题是比较通吃的一个方法问题就是时间复杂度比较大

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func reversal(nums []int) {
	length := len(nums)
	for i := 0; length > 1 && i < length/2; i ++ {
		nums[i],nums[length-1-i] = nums[length-1-i],nums[i]
	}
}

func removeDuplicates(nums []int) int {
	length := len(nums)

	for i := 0; i < length; i ++ {
		if i + 1 < length && nums[i] == nums[i+1] {
			reversal(nums[i+1:length])
			reversal(nums[i+1:length-1])
			length = length - 1
			i = i - 1
		}
	}
	return length
}

No.27 移除元素

链接：https://leetcode.cn/problems/remove-element/description/
思路：考虑2层循环，第二层循环直到找到不需要的移除的元素

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func removeElement(nums []int, val int) int {
	index := 0
	for i := 0; i < len(nums); i++ {
		for j := i; j < len(nums); j++ {
			if nums[j] != val {
				nums[index] = nums[j]
				index++
				i = j        // 将第一层循环的下标移动至不需要移除的地方
				break
			}
		}
	}
	return index
}

No.29 顺时针打印矩阵

链接：https://leetcode.cn/problems/shun-shi-zhen-da-yin-ju-zhen-lcof/description/
思路：创造边缘条件，进行顺时针打印。

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func spiralOrder(matrix [][]int) []int {
	if len(matrix) == 0 || len(matrix[0]) == 0 {
		return []int{}
	}

	var (
		rows, columns = len(matrix), len(matrix[0])
		order = make([]int, rows * columns)
		index = 0
		left, right, top, bottom = 0, columns -1 , 0 , rows -1
	)

	for left <= right && top <= bottom {
		// 打印最上层(包含top行最后一个)
		for col := left; col <= right; col ++ {
			order[index] = matrix[top][col]
			index++
		}
		// 打印最右边(包含最右列最后一个)
		for row := top + 1; row <= bottom; row ++ {
			order[index] = matrix[row][right]
			index++
		}
		//
		if left < right && top < bottom {
			// 打印最下边(不包含bottom行最后一个和第一个)
			for col := right - 1; col > left; col -- {
				order[index] = matrix[bottom][col]
				index++
			}
			// 打印最左边(不包含left列最后一个)
			for row := bottom; row > top; row -- {
				order[index] = matrix[row][left]
				index++
			}
		}
	}
	left ++
	right --
	top ++
	bottom --

	return order
}

No.209 长度最小的子数组

链接：https://leetcode.cn/problems/minimum-size-subarray-sum/description/
思路：其题意是在数组中找到满足连续、子数组和大于target和 数量最少 三个条件的子数组，由连续就能快速联想并对应到滑动窗口的概念。

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func minSubArrayLen(target int, nums []int) int {
	ri := 0  // 右指针
	minLength := math.MaxInt  

	if len(nums) == 0 {
		return 0
	}

	curSize := 0

	// 移动左指针
	for i := 0 ; i < len(nums); i ++ {
		if i != 0 { 
			curSize -= nums[i-1]
		}
		
		// 移动右指针。当前Size >= target就退出
		for ri < len(nums) && nums[ri] + curSize < target {
			curSize += nums[ri]
			ri ++
		}
        // 是我们想要的退出时机，而不是ri遍历完了
		if ri < len(nums) && curSize + nums[ri] >= target {
			if ri + 1 - i < minLength {
				minLength = ri + 1 -i
			}
		}
	}
	if minLength == math.MaxInt {
		return 0
	}

	return minLength
}

第二种写法，也是标准的滑动窗口。

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func minSubArrayLen(target int, nums []int) int {
	var count int = math.MaxInt64
	var targetList []int
	var right int

	for left := 0; left < len(nums); left++ {

		// 持续移动窗口的左边，直到窗口中的数组之和不满足和大于target
		for len(targetList) > 0 {
			// 找到最小
			if sum(targetList) >= target && len(targetList) <= count {
				count = len(targetList)
			} else {
				break
			}
			// 逐渐左移下标
			targetList = targetList[1:]
		}

		// 移动滑动窗口的右边界
		for ; right < len(nums); right++ {
			targetList = append(targetList, nums[right])
			if sum(targetList) < target {
				continue
			} else {
				// 能到这里表示滑动窗口里的值是满足要求的，右指针再往右一格
				if len(targetList) <= count {
					count = len(targetList)
				}
				right++
				break
			}
		}
	}

	if count == math.MaxInt64 {
		return 0
	}

	return count
}

func sum(list []int) int {
	all := 0
	for _, v := range list {
		all += v
	}
	return all
}

No.415 字符串相加

链接：https://leetcode.cn/problems/add-strings/
采用末尾向前递进的方式

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func addStrings(num1 string, num2 string) string {
    add := 0
    ans := ""
    for i, j := len(num1) - 1, len(num2) - 1; i >= 0 || j >= 0 || add != 0; i, j = i - 1, j - 1 {
        var x, y int
        if i >= 0 {
            x = int(num1[i] - '0')
        }
        if j >= 0 {
            y = int(num2[j] - '0')
        }
        result := x + y + add
        ans = strconv.Itoa(result%10) + ans
        add = result / 10
    }
    return ans
}

No.459 重复的子字符串

链接：https://leetcode.cn/problems/repeated-substring-pattern/submissions/
思路：先第一重循环，找出子串。子串的头已经有了，就是字符串的第一个元素，所以移动下标找末尾元素即可。再到第二个循环中从子串长度开始循环，遍历完整个字符串。

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func repeatedSubstringPattern(s string) bool {
	length := len(s)
	for i := 1; i * 2 <= length; i++ {  // i为子串长度
		if length % i == 0 {    // 总长度 % 子串长度 必须为0
			var flag bool = true
			for j := i ; j < length ; j ++ {  // 循环一遍，不能为false
				if s[j] != s[j-i] {  // 子串在父串中可循环
					flag = false
					break
				}
			}
			if flag { return flag }
		}
	}
	return false
}

解法二：如果将字符串叠加，再移除头部和尾部的字符串，如果是重复的，一定可以在合并字符串中找到原本的自己。

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func repeatedSubstringPattern(s string) bool {
    return strings.Index((s + s)[1:len(s)*2-1], s) != -1
}

No.674 最长连续递增序列

链接：https://leetcode.cn/problems/longest-continuous-increasing-subsequence/
思路：暴力查找法，其实就O(N)，一次遍历

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func findLengthOfLCIS(nums []int) int {
	if len(nums) == 0 {
		return 0
	}
	prev := nums[0]
	maxLength := 0

	for i := 0; i < len(nums); i++ {
		curMax := 1
		for j := i + 1; j < len(nums); j ++ {
			if nums[j] > prev {
				curMax ++
				prev = nums[j]
			} else {
				i = j -1 
				break
			}
		}
		if curMax > maxLength {
			maxLength = curMax
		}
	}
	return maxLength
}

链表

No.2 两数相加

链接：https://leetcode.cn/problems/add-two-numbers/description/
思路：

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func addTwoNumbers(l1, l2 *ListNode) (head *ListNode) {
    var tail *ListNode
    carry := 0
    for l1 != nil || l2 != nil {
        n1, n2 := 0, 0
        if l1 != nil {
            n1 = l1.Val
            l1 = l1.Next
        }
        if l2 != nil {
            n2 = l2.Val
            l2 = l2.Next
        }
        sum := n1 + n2 + carry
        sum, carry = sum%10, sum/10
        if head == nil {
            head = &ListNode{Val: sum}
            tail = head
        } else {
            tail.Next = &ListNode{Val: sum}
            tail = tail.Next
        }
    }
    if carry > 0 {
        tail.Next = &ListNode{Val: carry}
    }
    return
}

No.21 合并两个链表

链接：https://leetcode-cn.com/problems/merge-two-sorted-lists/
思路1: 迭代法

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func mergeTwoLists(l1 *ListNode, l2 *ListNode) *ListNode {
	tmp := &ListNode{}

	prev := tmp
	for l1 != nil && l2 != nil {
		if l1.Val < l2.Val{
			prev.Next = l1
			prev = prev.Next

			l1 = l1.Next
		}else {
			prev.Next = l2
			prev = prev.Next

			l2 = l2.Next
		}
	}

	if l2 != nil {
		prev.Next = l2
	}

	if l1 != nil {
		prev.Next = l1
	}

	return tmp.Next
}

No.22 链表的倒数第k个节点

链接：https://leetcode.cn/problems/lian-biao-zhong-dao-shu-di-kge-jie-dian-lcof/
思路1：将节点全部保存到列表里，再返回索引，当然这个方法费空间。思路2：快慢指针。即 fast、slow 两个指针，fast 先移动k步，再slow和fast一起移动，当fast遍历结束时，slow就是倒数第k步。

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// 非常low的写法
func getKthFromEnd(head *ListNode, k int) *ListNode {
	var rest []*ListNode
	for node := head; node != nil; node = node.Next {
		rest = append(rest, node)
	}
	if len(rest) >= k {
		return rest[len(rest) - k]
	}
	return nil
}

// 快慢指针
func getKthFromEnd(head *ListNode, k int) *ListNode {
	fast, slow := head, head 
	for fast != nil && k > 0 {
		fast = fast.Next
		k--
	}
	for fast != nil {
		fast = fast.Next
		slow = slow.Next
	}
	return slow 
}

No.25 K个一组翻转链表

链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-nodes-in-k-group/description/
思路：其实很简单，只要会链表翻转就会K个一组翻转。写一个翻转函数，将头部K个翻转，K个后面的再拼回来。循环此过程

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func reverseKGroup(head *ListNode, k int) *ListNode {
	if head == nil {
		return nil
	}

	var ok bool = true
	var sub *ListNode
	var root *ListNode = &ListNode{}
	var tmp *ListNode = root

	for ok {
		sub, ok = helper(head, k)
		tmp.Next = sub
		head = sub
		if ok {
			tmpK := k
			for tmpK > 0 {
				tmp = tmp.Next
				head = head.Next
				tmpK --
			}
		}
	}

	return root.Next
}

func helper(head *ListNode, k int) (*ListNode, bool) {
	if head == nil {
		return nil, false
	}
	root := head
	length := 0
	for head != nil {
		head = head.Next
		length++
	}

	if k > length {
		return root, false
	}

	head = root
	var prev *ListNode = nil
	cur := prev

	for head != nil && k > 0 {
		next := head.Next

		head.Next = prev
		cur = head
		prev = cur

		head = next
		k--
	}
	next := head
	ret := cur

	for cur.Next != nil {
		cur = cur.Next
	}
	cur.Next = next

	return ret, true
}

No.83 删除排序链表重复项

链接：https://leetcode-cn.com/problems/remove-duplicates-from-sorted-list/
思路1：题解感觉和我差不太多，我的思路是先把重复项移到尾端，然后cur 指针指向重复项的尾端就好了。但不知道为啥 8ms 打败 7.3% 。理论就是 O(N) 啊。

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func deleteDuplicates(head *ListNode) *ListNode {
	tmp := &ListNode{}
	prev := tmp
	for head != nil {
		for head != nil && head.Next != nil && head.Val == head.Next.Val {
			head = head.Next
		}

		next := head.Next
		prev.Next = head
		prev = prev.Next
		head = next
	}

	return tmp.Next
}

No.92 翻转局部链表

链接：https://leetcode.cn/problems/reverse-linked-list-ii/description/
思路：取前半部分，再写一个链表翻转的函数，最后将后半部分接上。这里可以把链表翻转抽象出来。

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func reverseBetween(head *ListNode, left int, right int) *ListNode {
    if head == nil {
		return nil
	}
	length := right - left
	tmp := &ListNode{}
	tmp.Next = head
	cur := tmp

    // 将指针移动到翻转的前半部分
	for head != nil && left - 1 > 0 {
		next := head.Next

		cur.Next = head
		cur = cur.Next

		head = next
		left --
	}
    
	next := head
	cur.Next = reverseList(next, length+1)

	return tmp.Next
}

// 生成翻转和翻转的后半部分 
func reverseList(head *ListNode, length int) *ListNode {
if head == nil || length <= 0 {
		return head
	}

	var prev *ListNode = nil
	var cur *ListNode = prev

	for head != nil && length > 0 {
		next := head.Next

		head.Next = prev
		cur = head
		prev = cur

		length --
		head = next
	}
	next := head

	tmp := cur
	for tmp.Next != nil {
		tmp = tmp.Next
	}
	tmp.Next = next

	return cur
}

No.141 环形链表

链接: https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/
思路1：这道题思路非常简单，就是快慢指针，慢指针每次前进一步，快指针每次前进两步。如果存在环快指针一定会追上慢指针，问题就是边界条件太多，需要仔细判断。
思路2：hash表存已有的数据做对比，这个最简单，不演示啦~

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func hasCycle(head *ListNode) bool {
    if head == nil {
		return false
	}
	slow := head
	fast := head.Next
	for fast != nil && fast.Next != nil {
		slow = slow.Next
		fast = fast.Next.Next
		if slow == fast {
			return true
		}
	}

	return false
}

No.148 排序链表

链接：https://leetcode.cn/problems/sort-list/
思路：这道题采用归并排序的方法，将链表拆成足够小的部分，然后排序，就相当于是有序链表的合并，而拆到足够细时，因为链表就一个值，所以当然是有序的

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func sortList(head *ListNode) *ListNode {
	return sort(head, nil)
}

func sort(head *ListNode, tail *ListNode) *ListNode {
	if head == nil {
		return nil
	}

    // 拆到足够细了，就是链表的一个节点
	if head.Next == tail {
		head.Next = nil
		return head
	}

	fast := head
	slow := head

	for fast.Next != tail {
		fast = fast.Next
		slow = slow.Next
		if fast.Next != tail {
			fast = fast.Next
		}
	}
	return merge(sort(head, slow), sort(slow, tail))
}

// 有序链表的合并
func merge(p, q *ListNode) *ListNode {
	if p == nil {
		return q
	}
	if q == nil {
		return p
	}

	tmp := &ListNode{}
	cur := tmp
	for p != nil && q != nil {
		if p.Val > q.Val {
			cur.Next = &ListNode{Val: q.Val, Next: nil}
            q = q.Next
		} else {
			cur.Next = &ListNode{Val: p.Val, Next: nil}
			p = p.Next
		}
		cur = cur.Next
	}

	if p != nil {
		cur.Next = p
	} else {
		cur.Next = q
	}

	return tmp.Next
}

No.160 相交链表

链接：https://leetcode.cn/problems/intersection-of-two-linked-lists/
思路：可以直接将所有节点存到 hash 表中。

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func getIntersectionNode(headA, headB *ListNode) *ListNode {
	tmp := make(map[*ListNode]struct{})
	for headA != nil {
		tmp[headA] = struct{}{}
		headA = headA.Next
	}
	for headB != nil {
		if _, ok := tmp[headB]; ok {
			return headB
		}
		headB = headB.Next
	}
	return nil 
}

No.203 移除链表元素

链接：https://leetcode.cn/problems/remove-linked-list-elements/
思路：很简单呐，就是双循环，里面那层循环遇到相等的就往后移动

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func removeElements(head *ListNode, val int) *ListNode {
	if head == nil {
		return nil 
	}
	
	tmp := &ListNode{}
	prev := tmp
	
	for head != nil {
		for head != nil && head.Val == val {
			head = head.Next
		}
		prev.Next = head
		prev = prev.Next
		if head != nil {
			head = head.Next
		}
	}
	
	return tmp.Next
}

No.206 反转链表

链接：https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/
思路1：双指针本质还是遍历 head，上面的next := head.Next和下面的head = next 就是为了遍历，中间的三行是当前head的节点的下一个指向之前，cur即为当前head节点，cur 成为历史 prev

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func reverseList(head *ListNode) *ListNode {
	if head == nil {
		return nil
	}

	var prev *ListNode = nil
	cur := prev

	for head != nil {
		next := head.Next  // 存下一个

		head.Next = prev // haed 的Next指向 prev
		cur = head       // cur 就是 head
		prev = cur		 // cur 成为 prev

		head = next   // head 前进
	}

	return cur
}

No.234 回文链表

链接：https://leetcode.cn/problems/palindrome-linked-list/
思路：这道题很奇怪，就是遍历链表，赋值到数组中，再循环判断。

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func isPalindrome(head *ListNode) bool {
var vals []int
	for ; head != nil; head = head.Next {
		vals = append(vals, head.Val)
	}
	n := len(vals)
	for i, v := range vals[:n/2] {
		if v != vals[n-1-i] {
			return false
		}
	}
	return true
}

实现一个 LRU 缓存

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package lru

import (
	"container/list"
	"errors"
)

const (
	MemoryOverFlow				int = 0
	MemorySizeError				int = 1
	NotFoundObject				int = 11
)


var lruErrorName = map[int]string{
	MemoryOverFlow:      "MemoryOverFlow",
	MemorySizeError: 	 "MemorySizeError",
	NotFoundObject: 	 "NotFoundObject",
}


// 记录存储数据的大小
type Value interface {
	Len() int64
}

// 存储的对象
type entry struct {
	key 	string
	value 	Value
}

type Cache struct {
	maxBytes int64        // 最大使用内存
	nBytes 	 int64        // 当前已使用内存
	ll *list.List         // 链表存储淘汰关系
	cache  map[string]*list.Element   //节点放到字典中，加速查找
	OnEvicted  func(key string, value Value)   //某条记录被删除时候的回调函数
}

func CreateLRUCache(maxByte int64,evicted func(string,Value)) *Cache {
	return &Cache{
		maxBytes:  maxByte,
		nBytes:    0,
		ll:        new(list.List),
		cache:     make(map[string]*list.Element),
		OnEvicted: evicted,
	}
}


func (c *Cache) Get(key string) (value Value,err error) {
	if ele, ok := c.cache[key]; ok {
		c.ll.MoveToFront(ele)
		return ele.Value.(*entry).value, nil
	}else {
		return nil, errors.New(lruErrorName[NotFoundObject])
	}
}

func (c *Cache) Add(key string, value Value) error {
	// 判断是否可以加入(太大会把所有缓存冲掉)
	if c.isOutOfMaxMemory(value.Len()) {
		return errors.New(lruErrorName[MemoryOverFlow])   // 内存不足以添加该缓存
	}

	// 判断缓存中已有该键, 更新
	if v, ok := c.cache[key]; ok {
		oldValue := v.Value.(*entry)
		// 可以加入,将该键移动到队头
		c.ll.MoveToFront(v)
		c.cache[oldValue.key] = &list.Element{Value: &entry{key,value}}
		c.nBytes = c.nBytes - oldValue.value.Len() + value.Len()
		return nil
	}
	// 没有该键,第一次添加
	ele := c.ll.PushFront(&entry{key, value})
	c.cache[key] = ele
	c.nBytes = c.nBytes + value.Len()

	// 若内存不够，需要循环删除掉最老的
	for c.maxBytes != 0 && c.maxBytes < c.nBytes {
		if err := c.RemoveOldest(); err != nil {
			return err
		}
	}

	return nil
}

func (c *Cache) RemoveOldest() error {
	oldest := c.ll.Back()
	if oldest != nil {
		oldestEntry := oldest.Value.(*entry)
		c.ll.Remove(oldest) // 删除链表节点
		c.nBytes = c.nBytes - oldestEntry.value.Len() // 删除字节长度
		delete(c.cache, oldestEntry.key)  // 删除字典
		if c.nBytes < 0 {
			return errors.New(lruErrorName[MemorySizeError])
		}
		if c.OnEvicted != nil {
			c.OnEvicted(oldestEntry.key, oldestEntry.value)
		}
	}
	return nil
}

func (c *Cache) Len() int64 {
	return int64(c.ll.Len())
}

func (c *Cache) isOutOfMaxMemory(size int64) bool {
	return size > c.maxBytes

测试

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type GeeByte struct {
	Value []byte
}

func (g GeeByte) Len() int64 {
	return int64(len(g.Value))
}


func TestLruCache(t *testing.T) {
	lruObject := lru.CreateLRUCache(20, func(key string, value lru.Value) {
		fmt.Printf("%s 被删除了, 释放了 %d 字节的空间\n", key, value.Len())
	})

	_ = lruObject.Add("key1", GeeByte{[]byte("Hello, Golang")})
	_ = lruObject.Add("key2", GeeByte{[]byte("Hello, ByteDance")})

	if value, err := lruObject.Get("key2"); err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}else {
		fmt.Printf("%s",value)
	}
}

Contents