【数据结构与算法】链表模板及例题


链表模板

链表结构

  public class ListNode {
      int val;
      ListNode next;
      ListNode() {}
      ListNode(int val) { this.val = val; }
      ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
  }

虚拟头节点

虚拟头节点用于是链表每一个节点都具有前一个节点,结构统一,可以规避特殊情况,使得链表头节点也可以当作普通节点处理。

ListNode dummy = new ListNode(-1);
dummy.next = head;
/**********/
return dummy.next;

获取链表倒数第k个节点

ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;   //虚拟头节点
        ListNode l = dummy;  //l是慢指针,指向虚拟头节点
        ListNode r = dummy;  //r是快指针,指向虚拟头节点
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            r = r.next;      //快指针移动k次
        }
        while (r != null) {
            l = l.next;
            r = r.next;
        }
// l所指向的节点就是链表倒数第k个节点

链表节点交换

image

image

ListNode tmp = pos.next;
pos.next = cur;
cur.next = tmp;
pre.next = pos;

链表反转

整个链表反转

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🌈 法一:使用虚拟头节点

public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) return head;
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;
        ListNode pre = dummy;
        ListNode cur = dummy.next;
        while(cur != null) {
            ListNode tmp = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = tmp;
        }
        dummy.next.next = null;
        dummy.next = pre;
        return dummy.next;
}

🌈 法二:不使用虚拟头节点(最快的方式)

public ListNode reverseList(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) return head;
        ListNode pre = null;
        ListNode cur = head;
        while(cur != null) {
            ListNode t = cur.next;
            cur.next = pre;
            pre = cur;
            cur = t;
        }
        return pre;
    }

链表局部反转

翻转链表从left到right范围内的节点

比如:翻转第2到第4个节点之间的链表

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    public ListNode reverseBetween(ListNode head, int left, int right) {
        int length = right - left + 1;   //一共要反转length个节点
        ListNode dummy = new ListNode(-1);
        dummy.next = head;
        ListNode hh = dummy;  //hh指向目标反转范围的前一个节点
        while(left-- > 1) {
            hh = hh.next;
        }

        ListNode a = hh.next, b = a.next;
        while(length-- > 1) {      //一共要反转length个节点, 中间就有 length - 1 个 next 指针需要翻转
            ListNode tmp = b.next;
            b.next = a;
            a = b;
            b = tmp;
        }

        hh.next.next = b;
        hh.next = a;
        return dummy.next;
    }

双向链表

🌈 节点:

    class Node{
        int k,v;
        Node l,r;
        Node(int key, int value){
            this.k = key;
            this.v = value;
        }
    }

🌈 虚拟头尾节点

🌈 双向链表节点的插入

target.r = node.r;
node.r.l = target;
target.l = node;
node.r = target

🌈 双向链表节点的删除

node.r.l = node.l;
node.l.r = node.r;

例题

两数相加

LeetCode 2.两数相加

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给你两个 非空 的链表,表示两个非负的整数。它们每位数字都是按照 逆序 的方式存储的,并且每个节点只能存储 一位 数字。

请你将两个数相加,并以相同形式返回一个表示和的链表。

你可以假设除了数字 0 之外,这两个数都不会以 0 开头。

 

示例 1:


输入:l1 = [2,4,3], l2 = [5,6,4]
输出:[7,0,8]
解释:342 + 465 = 807.
示例 2:

输入:l1 = [0], l2 = [0]
输出:[0]
示例 3:

输入:l1 = [9,9,9,9,9,9,9], l2 = [9,9,9,9]
输出:[8,9,9,9,0,0,0,1]
 

提示:

每个链表中的节点数在范围 [1, 100] 内
0 <= Node.val <= 9
题目数据保证列表表示的数字不含前导零
class Solution {
    public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
        if (l1 == null) return l2;
        if (l2 == null) return l1;
        ListNode head = new ListNode(0);     //虚拟头节点
        ListNode tail = head;                    
        int addition = 0;                        //记录进位
        while (l1 != null && l2 != null) {
            int num = l1.val + l2.val + addition;
            if (num >= 10) {                     //两数和大于0,进位为1;否则进位为0
                addition = 1;
                num -= 10;
            } else 
                addition = 0;
            tail.next = new ListNode(num);       //尾插法
            tail = tail.next;
            l1 = l1.next;
            l2 = l2.next;
        }
        while (l1 != null) {                     //再处理l1和l2中长的链表
            int num = l1.val + addition;
            if (num >= 10) {
                addition = 1;
                num -= 10;
            } else addition = 0;
            tail.next = new ListNode(num);
            tail = tail.next;
            l1 = l1.next;
        }

        while (l2 != null) {
            int num = l2.val + addition;
            if (num >= 10) {
                addition = 1;
                num -= 10;
            } else addition = 0;
            tail.next = new ListNode(num);
            tail = tail.next;
            l2 = l2.next;
        }
        if (addition == 1) {                      //注意如果最后一次运算仍然有进位(1+9)
                                                  //需要再创建一个节点保存进位
            tail.next = new ListNode(1);
            tail = tail.next;
        }
        return head.next;
    }
}

删除链表的倒数第 N 个结点

LeetCode 19.删除链表的倒数第 N 个结点

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给你一个链表,删除链表的倒数第 n 个结点,并且返回链表的头结点。

进阶:你能尝试使用一趟扫描实现吗?

 

示例 1:


输入:head = [1,2,3,4,5], n = 2
输出:[1,2,3,5]
示例 2:

输入:head = [1], n = 1
输出:[]
示例 3:

输入:head = [1,2], n = 1
输出:[1]
 

提示:

链表中结点的数目为 sz
1 <= sz <= 30
0 <= Node.val <= 100
1 <= n <= sz

class Solution {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        if (head == null) return head;
        ListNode h = new ListNode(0);  //虚拟头节点
        h.next = head;
        ListNode l = h;                    //l指向目标节点的前一个节点
        ListNode r = h;                    //r是快指针
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            r = r.next;
        }
        while (r.next != null) {
            l = l.next;
            r = r.next;
        }
        if (l.next.next == null) l.next = null;
        else {
            l.next = l.next.next;
        }
        return h.next;
    }
}

合并两个有序链表

LeetCode 21.https://leetcode-cn.com/problems/merge-two-sorted-lists/

image

将两个升序链表合并为一个新的 升序 链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。 

 

示例 1:


输入:l1 = [1,2,4], l2 = [1,3,4]
输出:[1,1,2,3,4,4]
示例 2:

输入:l1 = [], l2 = []
输出:[]
示例 3:

输入:l1 = [], l2 = [0]
输出:[0]
 

提示:

两个链表的节点数目范围是 [0, 50]
-100 <= Node.val <= 100
l1 和 l2 均按 非递减顺序 排列
class Solution {
    public ListNode mergeTwoLists(ListNode l1, ListNode l2) {
        ListNode h = new ListNode(0);   //虚拟头节点
        ListNode tail = h;           
        while (l1 != null && l2 != null) {
            if (l1.val < l2.val) {
                tail.next = l1;             //尾插法
                tail = tail.next;
                l1 = l1.next;
            } else {
                tail.next = l2;
                tail = tail.next;
                l2 = l2.next;
            }
        }
        if (l1 != null) tail.next = l1;     //处理l1和l2中长的剩余链表
        if (l2 != null) tail.next = l2;
        return h.next;
    }
}

合并K个升序链表

LeetCode 23.合并K个升序链表

给你一个链表数组,每个链表都已经按升序排列。

请你将所有链表合并到一个升序链表中,返回合并后的链表。

 

示例 1:

输入:lists = [[1,4,5],[1,3,4],[2,6]]
输出:[1,1,2,3,4,4,5,6]
解释:链表数组如下:
[
  1->4->5,
  1->3->4,
  2->6
]
将它们合并到一个有序链表中得到。
1->1->2->3->4->4->5->6
示例 2:

输入:lists = []
输出:[]
示例 3:

输入:lists = [[]]
输出:[]
 

提示:

k == lists.length
0 <= k <= 10^4
0 <= lists[i].length <= 500
-10^4 <= lists[i][j] <= 10^4
lists[i] 按 升序 排列
lists[i].length 的总和不超过 10^4
class Solution {
    public ListNode mergeKLists(ListNode[] lists) {
        PriorityQueue<ListNode> q = new PriorityQueue<>((a, b) -> a.val - b.val);
        for (ListNode node : lists) {         //第一次一股脑把所有链表的头节点塞进优先队列
            if (node != null) q.add(node);
        }
        ListNode h = new ListNode(0);     //虚拟头节点
        ListNode tail = h;
        while (!q.isEmpty()) {
            ListNode node = q.poll();         //每次弹出最小的节点
            tail.next = node;                 //尾插法
            tail = tail.next;
            if (node.next != null) q.add(node.next); //弹出节点的后继节点放入队列
        }
        return h.next;
    }
}

两两交换链表中的节点

LeetCode 24.两两交换链表中的节点

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给定一个链表,两两交换其中相邻的节点,并返回交换后的链表。

你不能只是单纯的改变节点内部的值,而是需要实际的进行节点交换。

 

示例 1:


输入:head = [1,2,3,4]
输出:[2,1,4,3]
示例 2:

输入:head = []
输出:[]
示例 3:

输入:head = [1]
输出:[1]
 

提示:

链表中节点的数目在范围 [0, 100] 内
0 <= Node.val <= 100
 

进阶:你能在不修改链表节点值的情况下解决这个问题吗?(也就是说,仅修改节点本身。)
class Solution {
    public ListNode swapPairs(ListNode head) {
        if(head==null || head.next==null) return head;
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        dummy.next = head;

        ListNode cur = dummy;
        while(cur.next != null && cur.next.next != null) {
            ListNode a = cur.next;
            ListNode b = a.next;
            cur.next = b;
            a.next = b.next;
            b.next = a;
            cur = a;
        }
        return dummy.next;
    }
}

K 个一组翻转链表

LeetCode 25.K 个一组翻转链表

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给你一个链表,每 k 个节点一组进行翻转,请你返回翻转后的链表。

k 是一个正整数,它的值小于或等于链表的长度。

如果节点总数不是 k 的整数倍,那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

进阶:

你可以设计一个只使用常数额外空间的算法来解决此问题吗?
你不能只是单纯的改变节点内部的值,而是需要实际进行节点交换。
 

示例 1:


输入:head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出:[2,1,4,3,5]
示例 2:


输入:head = [1,2,3,4,5], k = 3
输出:[3,2,1,4,5]
示例 3:

输入:head = [1,2,3,4,5], k = 1
输出:[1,2,3,4,5]
示例 4:

输入:head = [1], k = 1
输出:[1]
提示:

列表中节点的数量在范围 sz 内
1 <= sz <= 5000
0 <= Node.val <= 1000
1 <= k <= sz
class Solution {
    public ListNode reverseKGroup(ListNode head, int k) {
        if (head == null || head.next == null) return head;
        ListNode dummy = new ListNode(-1);       //虚拟头节点
        dummy.next = head;
        ListNode cur = dummy;                        //cur指向反转链表前一个节点
        while (cur != null) {
            reverse(cur, k);
            int u = k;
            while (u-- > 0 && cur != null) {
                cur = cur.next;
            }
        }
        return dummy.next;
    }

    public void reverse(ListNode root, int k) {
        int u = k;
        ListNode cur = root;
        while (u-- > 0 && cur != null) cur = cur.next;
        if (cur == null) return;
        ListNode a = root.next;
        ListNode b = a.next;
        // 当需要翻转 k 个节点时,中间就有 k - 1 个 next 指针需要翻转
        while (k-- > 1) {
            ListNode tmp = b.next;
            b.next = a;
            a = b;
            b = tmp;
        }
        root.next.next = b;
        root.next = a;
    }
}

旋转链表

LeetCode 61.旋转链表
image

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给你一个链表的头节点 head ,旋转链表,将链表每个节点向右移动 k 个位置。

 

示例 1:


输入:head = [1,2,3,4,5], k = 2
输出:[4,5,1,2,3]
示例 2:


输入:head = [0,1,2], k = 4
输出:[2,0,1]
 

提示:

链表中节点的数目在范围 [0, 500] 内
-100 <= Node.val <= 100
0 <= k <= 2 * 109

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思路:

  • 注意到k的数据极大,要对k取模,避免不必要的循环。

  • 遍历链表,首尾相连,形成环形链表。

  • 在length - k的位置断开链表,返回下一个节点即可。

class Solution {
    public ListNode rotateRight(ListNode head, int k) {
        if (head == null || head.next == null) return head;
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        dummy.next = head;
        ListNode a = head;
        ListNode b = a.next;
        int length = 1;
        while (b != null) {
            a = a.next;
            b = b.next;
            length++;
        }
        a.next = head;
        k = k % length;
        int cnt = length - k;
        while (cnt-- > 0) dummy = dummy.next;
        ListNode ans = dummy.next;
        dummy.next = null;
        return ans;
    }
}

删除排序链表中的重复元素

LeetCode 82.删除链表中的重复元素
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存在一个按升序排列的链表,给你这个链表的头节点 head ,请你删除链表中所有存在数字重复情况的节点,只保留原始链表中 没有重复出现 的数字。

返回同样按升序排列的结果链表。

 

示例 1:


输入:head = [1,2,3,3,4,4,5]
输出:[1,2,5]
示例 2:


输入:head = [1,1,1,2,3]
输出:[2,3]
 

提示:

链表中节点数目在范围 [0, 300] 内
-100 <= Node.val <= 100
题目数据保证链表已经按升序排列
class Solution {
    public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
        ListNode dummy = new ListNode();
        ListNode tail = dummy;
        while (head != null) {
            // 进入循环时,确保了 head 不会与上一节点相同
            if (head.next == null || head.val != head.next.val) {
                tail.next = head;
                tail = head;
            }
            // 如果 head 与下一节点相同,跳过相同节点
            while (head.next != null && head.val == head.next.val) head = head.next;
            head = head.next;
        }
        tail.next = null;
        return dummy.next;
    }
}

LeetCode 83. 删除链表中的重复元素
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存在一个按升序排列的链表,给你这个链表的头节点 head ,请你删除所有重复的元素,使每个元素 只出现一次 。

返回同样按升序排列的结果链表。

 

示例 1:


输入:head = [1,1,2]
输出:[1,2]
示例 2:


输入:head = [1,1,2,3,3]
输出:[1,2,3]
 

提示:

链表中节点数目在范围 [0, 300] 内
-100 <= Node.val <= 100
题目数据保证链表已经按升序排列
class Solution {
    public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
        if(head==null||head.next==null) return head; 
        ListNode index = head;
        while(index.next!=null){
            if(index.val==index.next.val){
                index.next = index.next.next;
            }else{
                index = index.next; 
            }
        }
        return head;
    }
}

相交链表

LeetCode 160. 相交链表
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给你两个单链表的头节点 headA 和 headB ,请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表没有交点,返回 null 。

图示两个链表在节点 c1 开始相交:



题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。

注意,函数返回结果后,链表必须 保持其原始结构 。

 

示例 1:



输入:intersectVal = 8, listA = [4,1,8,4,5], listB = [5,0,1,8,4,5], skipA = 2, skipB = 3
输出:Intersected at '8'
解释:相交节点的值为 8 (注意,如果两个链表相交则不能为 0)。
从各自的表头开始算起,链表 A 为 [4,1,8,4,5],链表 B 为 [5,0,1,8,4,5]。
在 A 中,相交节点前有 2 个节点;在 B 中,相交节点前有 3 个节点。
示例 2:



输入:intersectVal = 2, listA = [0,9,1,2,4], listB = [3,2,4], skipA = 3, skipB = 1
输出:Intersected at '2'
解释:相交节点的值为 2 (注意,如果两个链表相交则不能为 0)。
从各自的表头开始算起,链表 A 为 [0,9,1,2,4],链表 B 为 [3,2,4]。
在 A 中,相交节点前有 3 个节点;在 B 中,相交节点前有 1 个节点。
示例 3:



输入:intersectVal = 0, listA = [2,6,4], listB = [1,5], skipA = 3, skipB = 2
输出:null
解释:从各自的表头开始算起,链表 A 为 [2,6,4],链表 B 为 [1,5]。
由于这两个链表不相交,所以 intersectVal 必须为 0,而 skipA 和 skipB 可以是任意值。
这两个链表不相交,因此返回 null 。
 

提示:

listA 中节点数目为 m
listB 中节点数目为 n
0 <= m, n <= 3 * 104
1 <= Node.val <= 105
0 <= skipA <= m
0 <= skipB <= n
如果 listA 和 listB 没有交点,intersectVal 为 0
如果 listA 和 listB 有交点,intersectVal == listA[skipA + 1] == listB[skipB + 1]

思路:

  • 差值解法:先对两条链表扫描一遍,取得两者长度,然后让长的链表先走「两者的长度差值」,然后再同时走,遇到第一个节点即是答案。
public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        if(headA == headB) return headA;
        ListNode a = headA;
        ListNode b = headB;
        int lenA = 0;
        int lenB = 0;
        while(a != null) {
            a = a.next;
            lenA++;
        }
        while(b != null) {
            b = b.next;
            lenB++;
        }
        if(lenB > lenA) {
            int l = lenB - lenA;
            while(l-- > 0) {
                headB = headB.next;
            }
        }
        else{
            int l = lenA - lenB;
            while(l-- > 0) {
                headA = headA.next;
            }
        }
        while(headA != null && headB != null) {
            if(headA == headB) return headA;
            headA = headA.next;
            headB = headB.next;
        }
        return null;
    }
}

环形链表

LeetCode 141.环形链表

image

	给定一个链表,判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。 如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环,则返回 true 。 否则,返回 false 。

 

进阶:

你能用 O(1)(即,常量)内存解决此问题吗?

 

示例 1:



输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。
示例 2:



输入:head = [1,2], pos = 0
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。
示例 3:



输入:head = [1], pos = -1
输出:false
解释:链表中没有环。
 

提示:

链表中节点的数目范围是 [0, 104]
-105 <= Node.val <= 105
pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

快慢指针法:

public class Solution {
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        if(head == null) return false;
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow) return true;
        }
        return false;
    }
}

LeetCode 142. 环形链表 II

给定一个链表,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。

为了表示给定链表中的环,我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。 如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意,pos 仅仅是用于标识环的情况,并不会作为参数传递到函数中。

说明:不允许修改给定的链表。

进阶:

你是否可以使用 O(1) 空间解决此题?
 

示例 1:



输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。
示例 2:



输入:head = [1,2], pos = 0
输出:返回索引为 0 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。
示例 3:



输入:head = [1], pos = -1
输出:返回 null
解释:链表中没有环。
 

提示:

链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
-105 <= Node.val <= 105
pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引


public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) return null;
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(fast != null && fast.next != null) {
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow) {
                break;
            }
        }
        if(fast == null || fast.next == null) return null;
        fast = head;
        while(fast != slow) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return fast;
    }
}

奇偶链表

LeetCode 328.奇偶链表

给定一个单链表,把所有的奇数节点和偶数节点分别排在一起。请注意,这里的奇数节点和偶数节点指的是节点编号的奇偶性,而不是节点的值的奇偶性。

请尝试使用原地算法完成。你的算法的空间复杂度应为 O(1),时间复杂度应为 O(nodes),nodes 为节点总数。

示例 1:

输入: 1->2->3->4->5->NULL
输出: 1->3->5->2->4->NULL
示例 2:

输入: 2->1->3->5->6->4->7->NULL 
输出: 2->3->6->7->1->5->4->NULL
说明:

应当保持奇数节点和偶数节点的相对顺序。
链表的第一个节点视为奇数节点,第二个节点视为偶数节点,以此类推。
class Solution {
    public ListNode oddEvenList(ListNode head) {
        if(head == null || head.next == null) return head;
        ListNode evenHead = head.next;
        ListNode odd = head;
        ListNode even = evenHead;
        while(even != null && even.next != null) {
            odd.next = odd.next.next;
            odd = even.next;
            even.next = even.next.next;
            even = odd.next;
        }
        odd.next = evenHead;
        return head;
    }
}

回文链表

LeetCode 234. 回文链表

给你一个单链表的头节点 head ,请你判断该链表是否为回文链表。如果是,返回 true ;否则,返回 false 。

示例 1:


输入:head = [1,2,2,1]
输出:true
示例 2:


输入:head = [1,2]
输出:false
 

提示:

链表中节点数目在范围[1, 105] 内
0 <= Node.val <= 9
 

进阶:你能否用 O(n) 时间复杂度和 O(1) 空间复杂度解决此题?

思路:后半段链表反转,一个指针指开头,一个指针指中间,双指针扫描

class Solution {
    public boolean isPalindrome(ListNode head) {
        if(head.next == null) return true;
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        dummy.next = head;
        ListNode l = dummy;
        ListNode r = dummy;
        while(r != null && r.next != null) {
            l = l.next;
            r = r.next.next;
        }
        ListNode a = l.next;
        ListNode b = a.next;
        while(b != null) {
            ListNode tmp = b.next;
            b.next = a;
            a = b;
            b = tmp;
        }
        l.next.next = b;
        l.next = a;
        ListNode right = l.next;
        ListNode left = dummy.next;
        while(right != null) {
            if(right.val != left.val) return false;
            left = left.next;
            right = right.next;
        }
        return true;
    }
}

LRU 缓存机制

LeetCode 146.LRU缓存机制

运用你所掌握的数据结构,设计和实现一个  LRU (最近最少使用) 缓存机制 。
实现 LRUCache 类:

LRUCache(int capacity) 以正整数作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中,则返回关键字的值,否则返回 -1 。
void put(int key, int value) 如果关键字已经存在,则变更其数据值;如果关键字不存在,则插入该组「关键字-值」。当缓存容量达到上限时,它应该在写入新数据之前删除最久未使用的数据值,从而为新的数据值留出空间。
 

进阶:你是否可以在 O(1) 时间复杂度内完成这两种操作?

 

示例:

输入
["LRUCache", "put", "put", "get", "put", "get", "put", "get", "get", "get"]
[[2], [1, 1], [2, 2], [1], [3, 3], [2], [4, 4], [1], [3], [4]]
输出
[null, null, null, 1, null, -1, null, -1, 3, 4]

解释
LRUCache lRUCache = new LRUCache(2);
lRUCache.put(1, 1); // 缓存是 {1=1}
lRUCache.put(2, 2); // 缓存是 {1=1, 2=2}
lRUCache.get(1);    // 返回 1
lRUCache.put(3, 3); // 该操作会使得关键字 2 作废,缓存是 {1=1, 3=3}
lRUCache.get(2);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.put(4, 4); // 该操作会使得关键字 1 作废,缓存是 {4=4, 3=3}
lRUCache.get(1);    // 返回 -1 (未找到)
lRUCache.get(3);    // 返回 3
lRUCache.get(4);    // 返回 4
 

提示:

1 <= capacity <= 3000
0 <= key <= 10000
0 <= value <= 105
最多调用 2 * 105 次 get 和 put
class LRUCache {

    Map<Integer,Node> map;
    int n;
    Node head;
    Node tail;
    class Node{
        int k,v;
        Node l,r;
        Node(int key, int value){
            this.k = key;
            this.v = value;
        }
    }
    public LRUCache(int capacity) {
        n = capacity;
        map = new HashMap<>();
        head = new Node(-1, -1);
        tail = new Node(-1, -1);
        head.r = tail;
        tail.l = head;
    }
    
    public int get(int key) {
        if(map.containsKey(key)) {
            Node node = map.get(key);
            refresh(node);
            return node.v;
        }
        return -1;
    }
    
    public void put(int key, int value) {
        Node node = null;
        if(map.containsKey(key)) {
            node = map.get(key);
            node.v = value;
        }else {
            if(n == map.size()) {
                Node del = tail.l;
                map.remove(del.k);
                delete(del);
            }
            node = new Node(key, value);
            map.put(key, node);
        }
        refresh(node); 
    }

    public void refresh(Node node) {
        delete(node);
        node.r = head.r;
        node.l = head;
        head.r.l = node;
        head.r = node;
    }

    public void delete(Node node) {
        if(node.l != null) {
            Node tmp = node.r;
            node.l.r = node.r;
            tmp.l = node.l;
        }
    }
}


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