剑指offer面试题5——链表之从尾到头打印链表

      题目描述：输入一个链表，从尾到头打印每个结点的值。

【方法一】：迭代输出

/**
*  struct ListNode {
*        int val;
*        struct ListNode *next;
*        ListNode(int x) :
*              val(x), next(NULL) {
*        }
*  };
*/    以上内容是题目给的结点定义，以及初始结点的初始化
class Solution {
public:
vector <int> m_value;
vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
if(head != NULL)
{
if(head ->next != NULL)
{
m_value = printListFromTailToHead(head ->next);
}
m_value.push_back(head->val);
// return m_value;
}
return m_value;
}
};

     
分析：首先，printListFromTailToHead（）函数的返回值是  vector <int>，因此，肯定要再定义一个vector <int>类型。所以，需要定义一个vector <int> 的变量，作为返回值。此处程序利用了递归。要打印第一个结点的数值，就要先打印第二个。如果要打印第二个，就要打印第三个。。。依次类推，就实现了逆序输出。

【方法二】、采用头插法，将链表反序

代码如下：

class Solution {
public:

vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
vector <int> m_nvalue;
if(head != NULL)
{
m_nvalue.insert(m_nvalue.begin(),head->val);
while(head->next != NULL)
{
m_nvalue.insert(m_nvalue.begin(),head->next->val);
head = head->next;
}

}
return m_nvalue;
}
};

      分析：使用了vector 中的 insert()函数，即插入函数。要要打印的链表，从头结点开始，不断地插入到新定义的变量 m_nvalue 的最前面，然后将其返回即可。对于vector 中的 insert()函数，用法如下（使用一个小程序进行说明）

#include<vector>

#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

vector<int> v(3);

v[0]=2;

v[1]=7;

v[2]=9;

v.insert(v.begin(),8);//在最前面插入新元素。

v.insert(v.begin()+2,1);//在迭代器中第二个元素前插入新元素

v.insert(v.end(),3);//在向量末尾追加新元素。

vector<int>::iterator it;

　　for(it=v.begin(); it!=v.end();it++)

{

cout<<*it<<" ";

}

cout<<endl;

}

程序输出为： 8 2 1 7 9 3

【方法三】、利用栈

class Solution {
public:

vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
vector <int> m_nvalue;
stack<int> s;
while(head != NULL)
{
s.push(head->val);
head = head ->next;

}
while(!s.empty())
{
m_nvalue.push_back(s.top());
s.pop();
}
return m_nvalue;
}
};

      程序分析：将链表的结点，依次压入栈。利用栈的先进后出，实现链表的反转。这样写，是有几个问题的。首先，不能改变头结点吧，因此，得重新定义一个结点比较好，把头结点赋值给这个新定义的结点。

      还有一个思路，将结点压入栈中，也就是说，把数据域和指针域都压入栈中，而不是单纯地只压入栈。然后，打印出来的（或者return ）是结点的数据域。这也是《剑指offer》上给出的例子，为了适应程序，我做了修改。

class Solution {
public:

vector<int> printListFromTailToHead(ListNode* head) {
vector <int> m_nvalue;
stack<ListNode*> sNode;
ListNode* pNode = head;
while(pNode != NULL)
{
sNode.push(pNode);
pNode = pNode ->next;

}
while(!sNode.empty())
{
m_nvalue.push_back(sNode.top()->val);
sNode.pop();
}
return m_nvalue;
}
};

代码分析：本程序中，还是定义了一个 m_nvalue，因为，函数的返回类型 vector <int>.。如果是void，那么，直接这样写。

void printListFromTailToHead(ListNode* head) {
vector <int> m_nvalue;
stack<ListNode*> sNode;
ListNode* pNode = head;
while (pNode != NULL)
{
sNode.push(pNode);
pNode = pNode->next;

}
while (!sNode.empty())
{
pNode = sNode.top();
printf("%d\t",pNode->val);
sNode.pop();
}
}

      《剑指offer》一书中，Page 49 对此题进行了详细描述。结合本书，我再次做了如下整理：

      链表应该是面试时被提及的最频繁的数据结构。链表的结构很简单，它由指针把若干个结点链接成链状结构。链表的创建、插入结点、删除结点等操作都只需要20行左右的代码就可以搞定，这些代码量适合做面试题目。像哈希表、有向图等复杂的数据结构，实现它们的一个操作需要的代码量都比较大，很难在几十分钟的面试中完成。

      另外，链表是一种动态的数据结构，其操作需要对指针进行操作，因此，应聘者需要有较好的编程功底才能写出完整的操作链表的代码。而且，链表这种数据结构很灵活，面试官可以利用链表来设计具有挑战性的面试题。如此几种原因 ，很多面试官都特别青睐链表相关的题目。

      我们说，链表是一种动态数据结构，因为在创建链表时，无须知道链表的长度。当插入一个结点的时候，我们只需要为新结点分配内存，然后调整指针的指向来确保新结点被链接到链表中。我们经常说，线性表的链式存储不需要连续的存储空间，是因为链表在内存分配时，不是在创建链表时一次性完成的，而是每添加一个结点分配一个内存。由于没有闲置的内存，链表的空间效率比数组高很多.

      如果单链表的定义如下：

struct ListNode
{
int      m_nValue;   // 这里的 m_ 指的是类成员变量，n 指无符号整型，p 指指针类型，另外，c 表示 char 类型，b 表示 bool
ListNode* m_pNext;    // 如果是 g_ 表示全局变量，
};

      那么，往链表的末尾中添加一个结点的 C++ 代码如下：

void AddToTail(ListNode ** pHead, int value)
{
ListNode* pNew = new ListNode();
pNew->m_nValue = value;
pNew->m_nValue = NULL;

if (*pHead = NULL)
{
*pHead = pNew;
}
else
{
ListNode* pNode = *pHead;
while (pNode->m_pNext != NULL)
{
pNode = pNode->m_pNext;
}
pNode->m_pNext = pNew;
}
}

      解释一下上面的代码：

      （1）函数的第一个参数 pHead 是一个指向指针的指针。当我们往一个空链表中插入一个结点时，新插入的结点就是链表的头指针。由于此时会改动头指针，因此必须把 pHead 参数设置成指向指针的指针，否则，出了这个函数，pHead 仍然是一个空指针。

      （2）上述代码的步骤如下：先定义一个新的结点。如果此时头结点为空，那么，直接把新生成的结点赋值给头结点就可以了。如果头结点不为空，我们自然要找到该链表的表尾，把生成的结点插入。所以，我新定义一个结点 pNode，指向头结点，如果此时头结点的指针域不为空，那么，就让 pNode 指向下一个结点，直到找到表尾，退出 while() 循环，把新结点插入即可。

      接下来，写一个删除含有某个值的结点的程序。

void RemoveNode(ListNode ** pHead, int value)
{
if (pHead == NULL || *pHead == NULL)
return;
ListNode *pToBeDeleted = NULL;
if ((*pHead)->m_nValue == value)
{
pToBeDeleted = *pHead;
*pHead = (*pHead)->m_pNext;
}

else
{
ListNode* pNode = *pHead;
while (pNode->m_pNext != NULL && pNode->m_pNext->m_nValue != value)
{
pNode = pNode->m_pNext;
}
if (pNode->m_pNext != NULL && pNode->m_pNext->m_nValue == value)
{
pToBeDeleted = pNode->m_pNext;
pNode->m_pNext = pNode->m_pNext->m_pNext;
}
}
if (pToBeDeleted != NULL)
{
delete pToBeDeleted;
pToBeDeleted = NULL;
}
}

      解释一下上面的代码：

      （1）我们知道，链表在内存中占的内存，不是一次性分配的，因此，我们要从头结点开始，遍历链表，直到找到第 i 个结点。

      （2）程序挺简单，不再赘述了。

拓展【以后复习的时候使用】

（1）链表很受面试官的青睐。此题还可以利用链表的反转、栈循环等来实现，以后再给出代码吧。做个笔记再次，防止自己忘记。

（2）在面试的时候，只写出函数是不够的，还需要自己进行输入输出定义。要多加练习。