数据结构与算法之链表 链表回文边界 单节点 / 双节点

数据结构与算法阿木 发布于 10 天前 2 次阅读


摘要:

链表回文边界检测是链表操作中的一个经典问题。本文将围绕这一主题,探讨单节点和双节点链表的回文边界检测算法,并详细分析其实现过程和性能特点。

一、

回文结构是指从前往后读和从后往前读都一样的结构。链表回文边界检测就是判断一个链表是否是回文结构。在单节点链表中,回文边界检测相对简单,而在双节点链表中,则需要考虑更多的边界情况。本文将分别对这两种情况进行讨论。

二、单节点链表回文边界检测

单节点链表回文边界检测的核心思想是找到链表的中间节点,然后从中间节点开始,分别向前和向后遍历链表,比较两个方向的节点值是否相同。

1. 算法描述

(1)找到链表的中间节点;

(2)从中间节点开始,分别向前和向后遍历链表;

(3)比较两个方向的节点值是否相同;

(4)如果相同,则链表是回文结构;否则,不是回文结构。

2. 代码实现

python

class ListNode:


def __init__(self, value=0, next=None):


self.value = value


self.next = next

def is_palindrome_single(head):


if not head or not head.next:


return True

找到链表的中间节点


slow = fast = head


while fast and fast.next:


slow = slow.next


fast = fast.next.next

比较两个方向的节点值


while slow:


if head.value != slow.value:


return False


head = head.next


slow = slow.next

return True


三、双节点链表回文边界检测

双节点链表回文边界检测与单节点链表类似,但需要考虑更多的边界情况。以下是双节点链表回文边界检测的算法描述和代码实现。

1. 算法描述

(1)找到链表的中间节点;

(2)将链表分为两部分,前半部分和后半部分;

(3)反转后半部分链表;

(4)比较前半部分和反转后的后半部分链表;

(5)如果相同,则链表是回文结构;否则,不是回文结构。

2. 代码实现

python

class ListNode:


def __init__(self, value=0, next=None):


self.value = value


self.next = next

def is_palindrome_double(head):


if not head or not head.next:


return True

找到链表的中间节点


slow = fast = head


while fast and fast.next:


slow = slow.next


fast = fast.next.next

反转后半部分链表


prev = None


curr = slow


while curr:


next_node = curr.next


curr.next = prev


prev = curr


curr = next_node

比较前半部分和反转后的后半部分链表


left = head


right = prev


while right:


if left.value != right.value:


return False


left = left.next


right = right.next

return True


四、性能分析

1. 单节点链表回文边界检测的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1);

2. 双节点链表回文边界检测的时间复杂度也为O(n),但空间复杂度为O(n),因为需要反转后半部分链表。

五、总结

本文详细介绍了单节点和双节点链表的回文边界检测算法,并给出了相应的代码实现。在实际应用中,可以根据链表的特点选择合适的算法进行回文边界检测。对于单节点链表,算法简单且效率高;而对于双节点链表,虽然算法较为复杂,但仍然可以有效地检测回文边界。