C++ 删除链表倒数第 N 个节点:双指针与虚拟头节点法
在 C++ 数据结构与算法面试中,“删除链表的倒数第 N 个结点”是一道经典高频题。解决此问题的关键在于准确定位目标节点的前驱节点。本文对比了两次遍历法与一次遍历的双指针法,并展示了如何使用虚拟头节点(Dummy Node)简化对头节点的特殊判断,确保代码的健壮性与简洁性。
题目要求与输入示例
给定一个单链表的头节点 `head` 和一个整数 `n`,请删除链表的倒数第 `n` 个结点,并返回链表的头节点。
例如,若输入链表为 [1,2,3,4,5],n=2,则输出 [1,2,3,5]。注意,当需要删除的是头节点时(如 n=5),直接使用原头指针可能导致逻辑混乱,因此引入辅助结构至关重要。
方法一:两次遍历法
第 1 步:获取链表长度
目的:确定链表中节点的总数 L,从而计算出倒数第 N 个节点正数是第几个。
操作:从头节点开始遍历链表,统计节点数量直到 head 为 null。
第 2 步:定位并删除目标节点
目的:找到待删除节点的前驱节点,修改其指针域。
操作:再次从链表头部开始遍历,走到第 L - n + 1 个节点(即待删节点的前驱)。此时将该节点的 next 指针指向其下下个节点 cur->next->next。
关键技巧:使用哑节点(dummy node)。创建一个虚拟头节点,其 next 指向实际头节点。这样即使删除的是原头节点,逻辑依然统一,无需单独判断 head 是否被删除。
/**
* 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:
int getLength(ListNode* head) {
int length = 0;
while (head) {
++length;
head = head->next;
}
return length;
}
ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
// 创建哑节点,简化头节点处理的边界情况
ListNode* dummy = new ListNode(0, head);
int length = getLength(head);
ListNode* cur = dummy;
// 移动 cur 到待删除节点的前驱位置
// 倒数第 N 个是正数第 L-n+1 个,前驱即在它前面一位
for (int i = 1; i < length - n + 1; ++i) {
cur = cur->next;
}
// 执行删除操作:跳过下一个节点
cur->next = cur->next->next;
// 恢复头指针并释放内存
ListNode* ans = dummy->next;
delete dummy;
return ans;
}
};方法二:一次遍历双指针法
第 1 步:初始化双指针
目的:建立两个指针之间的固定间距,通过一次移动同步定位。
操作:同样创建虚拟头节点 dummyHead。设置快慢指针 p 和 q,初始均指向 dummyHead。
第 2 步:分离指针间距
目的:让快指针比慢指针多走 n 步。
操作:先移动 q 指针前进 n + 1 步。此时 p 和 q 之间恰好相隔 n 个节点(注意这里是指中间夹着的节点数,因为是从 dummy 开始的偏移量设计,具体步数可根据实现微调,通常向前挪 n+1 步是为了让 q 停在第 n+1 个节点上,或者根据循环条件调整)。
注:常见实现中,若 q 先走 n 步,则最后 p 会停在待删节点的前驱;若 q 走 n+1 步,需确保边界不越界。
第 3 步:同步移动直至结尾
目的:当快指针到达末尾时,慢指针自然位于待删节点的前驱。
操作:同时移动 p 和 q,直到 q 指向 NULL。
第 4 步:删除节点
目的:断开链接并清理内存。
操作:此时 p 指向待删节点的前驱。p->next 即为要删除的节点。保存该节点以便后续释放,将 p->next 指向 p->next->next,最后删除缓存的节点对象。
/**
* 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* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
ListNode* dummyHead = new ListNode(0);
dummyHead->next = head;
ListNode* p = dummyHead;
ListNode* q = dummyHead;
// 先让 q 向前走 n + 1 步
// 这样当 q 到达末尾(NULL)时,p 正好在待删除节点的前一个节点
for( int i = 0 ; i < n + 1 ; i ++ ){
q = q->next;
}
// 同时移动,直到 q 为空
while(q){
p = p->next;
q = q->next;
}
// p->next 就是需要删除的节点
ListNode* delNode = p->next;
p->next = delNode->next;
// 释放被删除节点的内存
delete delNode;
// 获取新的头节点并释放虚拟头节点
ListNode* retNode = dummyHead->next;
delete dummyHead;
return retNode;
}
};
总结与注意事项
在实际开发或面试中,推荐使用双指针法,因为它只需要一次遍历,时间复杂度为 O(L),空间复杂度为 O(1)。而两次遍历法虽然逻辑直观,但需要遍历链表两次,效率略低。
内存管理提醒:C++ 中涉及链表节点删除时,务必记得使用 delete 释放被移除节点的内存,以避免内存泄漏。对于初学者,容易忘记删除头节点的情况,虚拟头节点(Dummy Node)能有效规避这一常见的边界错误。
以上就是 C++ 删除链表倒数第 N 个结点详解的详细内容,更多关于 C++ 删除链表节点的资料请关注本站其它相关文章!
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