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LeetCode-234.回文链表

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声明：该文通过我个人写Prompt喂给AI产出

问题描述

给定一个单链表 head，判断它是否是回文链表。如果是回文链表，返回 true；否则返回 false。

原题链接：https://leetcode.cn/problems/palindrome-linked-list/

快慢指针法

通过快慢指针找到链表的中点，然后将链表的后半部分反转，最后比较前半部分和反转后的后半部分是否相同

具体思路

快慢指针法的关键在于找到链表的中点并反转后半部分。具体分析如下：

  1. 找到链表的中点：
    • 使用快慢指针，快指针每次移动两步，慢指针每次移动一步。
    • 当快指针到达链表末尾时，慢指针指向链表的中点。
    • 当链表长度为奇数时，slow 指针会指向链表的中间节点。
    • 当链表长度为偶数时，slow 指针会指向链表后半部分的第一个节点。
  2. 反转链表的后半部分：
    • 从中点开始，反转链表的后半部分。
  3. 比较前半部分和反转后的后半部分：
    • 使用两个指针分别从链表头部和反转后的后半部分头部开始遍历，逐个比较节点的值。
    • 如果所有节点的值都相同，则链表是回文链表；否则，不是回文链表。
  4. 恢复链表的后半部分（可选）：
    • 如果需要保持链表的原始结构，可以再次反转链表的后半部分，恢复原始链表。

代码实现

以下是快慢指针法的代码实现：

public boolean isPalindrome(ListNode head) {
    if (head == null || head.next == null) {
        return true;
    }
    // 找到链表的中点
    ListNode middleNode = getMiddleNode(head);
    // 反转链表的后半部分
    ListNode high = reverseList(middleNode);
    ListNode low = head;
    // 比较前半部分和反转后的后半部分，这里其实就忽略的奇数偶数带来的影响，这样的话，直到后半部分没有了我们比对结束，
    while (high != null) {
        if (low.val != high.val) {
            return false;
        }
        low = low.next;
        high = high.next;
    }
    return true;
}

// 找到链表的中点
public ListNode getMiddleNode(ListNode head) {
    ListNode slow = head;
    ListNode fast = head;
    while (fast != null && fast.next != null) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    return slow;
}

// 反转链表
public ListNode reverseList(ListNode head) {
    ListNode current = head;
    ListNode previous = null;
    ListNode next = null;

    while (current != null) {
        next = current.next;
        current.next = previous;
        previous = current;
        current = next;
    }
    return previous;
}

示例

链表: 1 -> 2 -> 3 -> 2 -> 1
  • 快慢指针找到中点 3。(其实代码里已经考虑到了奇数偶数，详情请看我上面的代码注释)
  • 反转后半部分链表，得到 1 -> 2 -> 3。
  • 比较前半部分 1 -> 2 -> 3 和反转后的后半部分 1 -> 2 -> 3 ，发现相同，因此链表是回文链表。

复杂度分析

  • 时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。
    • 找到中点需要 O(n/2) 的时间。
    • 反转后半部分链表需要 O(n/2) 的时间。
    • 比较前后两部分链表需要 O(n/2) 的时间。
  • 空间复杂度：O(1)，只使用了常数级别的额外空间。
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