前言

拒绝摆烂ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ

从今天开始（2023/02/12），定一个小目标，先刷个 300 道 Leetcode 题目（之前刷的不计入）。

当然作为一个小前端，我选择的语言是 TS，而且刷的题目的难度会偏中等一些，大概按照 简单3 中等6 困难1 这样的题型分布吧。嗯，目前是这么打算的。

本题 Github 地址：因为比较喜欢 vscode 的界面，而且方便调试，所以 AC 完就顺便提到 github 了，也算做一个记录吧。

本篇的题目是这个系列的第 NO.6 、NO.7 和 NO.8 道，分别是 Leetcode 上第 203 道题 移除链表元素， 第 145 道题 二叉树的后序遍历 以及 第 234 道 回文链表，难度都为 简单。

我们开始吧，Here We Go~

1. 移除链表

1.1 题目描述

给你一个链表的头节点 head 和一个整数 val ，请你删除链表中所有满足 Node.val == val 的节点，并返回 新的头节点 。  

示例 1：

输入： head = [1,2,6,3,4,5,6], val = 6
输出： [1,2,3,4,5]

示例 2：

输入： head = [], val = 1
输出： []

示例 3：

输入： head = [7,7,7,7], val = 7
输出： []

提示：

• 列表中的节点数目在范围 [0, 104] 内
• 1 <= Node.val <= 50
• 0 <= val <= 50

1.2 解法：迭代

思路：

1. 遍历链表
2. 遍历到值相同时， 删除节点
   1. 要删除的节点位于头节点
   2. 要删除的节点不位于头节点
3. 遍历到值不相同时，继续遍历，记录 previous（上一个节点）

ts
function removeElements(head: ListNode | null, val: number): ListNode | null {
  let ret: ListNode | null = head;
  let previous: ListNode | null = null;
  let current: ListNode | null = head;
  // 1. 遍历链表
  while (current) {
    if(current.val === val) {
      // 2. 遍历到值相同时， 删除节点
      if(previous === null) {
        // 1. 要删除的节点位于头节点
        current = current.next
        ret = current
      } else {
        // 2. 要删除的节点不位于头节点
        previous.next = previous?.next?.next ?? null
        current = previous.next
      }
    } else {
      // 3. 遍历到值不相同时，继续遍历，记录 previous（上一个节点）
      previous = current
      current = current.next
    }
    
  }
  return ret;
}

复杂度分析：

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

2. 反转链表

2.1 题目描述

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

 

示例 1：

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

示例 2：

输入： head = [1,2]
输出： [2,1]

示例 3：

输入： head = []
输出： []

 

提示：

• 链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
• -5000 <= Node.val <= 5000

 

进阶： 链表可以选用迭代或递归方式完成反转。你能否用两种方法解决这道题？

2.2 解一：迭代

举个例子，我们现在要将 1 2 3 4 5 6 反转成 6 5 4 3 2 1，我们的步骤应该是：

1. 我们将目标拆小成将 1 -> 2 变为 1 <- 2
2. 定义 prev curr next 三个变量分别只想上一个节点、当前节点、下一个节点
3. 循环遍历链表
4. 第一次循环：此时 prev 为 null，curr 为 1，next 为 2
5. 将 1.next 指向 prev
6. prev 赋值为 1
7. curr 赋值为 2 进行下一个循环
8. 直到遍历完链表

ts
function reverseList(head: ListNode | null): ListNode | null {
  let prev: ListNode | null = null;
  let curr: ListNode | null = head;

  while (curr) {
    const next = curr.next;
    curr.next = prev;
    prev = curr;
    curr = next;
  }

  return prev
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。需要遍历链表一次。
• 空间复杂度：O(1)。

2.3 解二：递归

递归的写法稍微有点难理解

举个例子，我们现在要将 1 2 3 4 5 6 反转成 6 5 4 3 2 1，按照递归的方法我们的步骤应该是：

1. 先递归的拿到链表尾部的 5 -> 6 变为 6 -> 5，再拿到 4 -> 5 变为 5 -> 4 再拿到 3 -> 4 变为 4 -> 3 ........直到拿到 1 -> 2 变为 2 -> 1
2. 所以我们将目标缩小成将5 -> 6 变为 6 -> 5
3. 递归到最里面一层，此时 head 为 5, newHead 为 6
4. 通过 head.next.next = 5; 5.next = null 的方法将 5 -> 6 变为 6 -> 5
5. 后续都使用相同办法直到链表完全反转

注意：在第 4 步这里的head.next.next = 5 不能变为 newHead.next = 5，因为 newHead 是最终返回的链表头节点，在这一步中你虽然将 6 指向了 5，但是在下一个循环中 head 为 4，这样赋值就会变成 6 指向 4

ts
function reverseList(head: ListNode | null): ListNode | null {
  // 1. 判断节点为 null，或者只要一个节点，那么直接返回即可
  if (head === null || head.next === null) {
    return head;
  }

  const newHead = reverseList(head.next);

  head.next.next = head;
  head.next = null;
  return newHead;
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。需要对链表的每个节点进行反转操作。

• 空间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的长度。空间复杂度主要取决于递归调用的栈空间，最多为 n 层。

2. 回文链表

2.1 题目描述

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

2.2 解一：复制到数组中转成字符串比较

这种是最简单的方法

循环遍历链表，将链表的节点赋值到数组中，将数组转换为字符串比较，接下来就是验证回文串了

ts
function isPalindrome(head: ListNode | null): boolean {
  const arr: number[] = [];
  while (head) {
    arr.push(head.val);
    head = head.next;
  }

  return arr.join("") === arr.reverse().join("");
}

复杂度分析：

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(n)

2.3 解法二：快慢指针 + 反转链表

避免使用 O(n) 额外空间的方法就是改变输入。

避免使用 O(n) 额外空间的方法就是改变输入。

我们可以将链表的后半部分反转（修改链表结构），然后将前半部分和后半部分进行比较。比较完成后我们应该将链表恢复原样。虽然不需要恢复也能通过测试用例，但是使用该函数的人通常不希望链表结构被更改。

该方法虽然可以将空间复杂度降到 O(1)，但是在并发环境下，该方法也有缺点。在并发环境下，函数运行时需要锁定其他线程或进程对链表的访问，因为在函数执行过程中链表会被修改。

整个流程可以分为以下五个步骤：

1. 找到前半部分链表的尾节点。
2. 反转后半部分链表。
3. 判断是否回文。
4. 恢复链表。
5. 返回结果。

ts
function reverseList(head: ListNode | null): ListNode | null {
  let prev: ListNode | null = null;
  let curr: ListNode | null = head;

  while (curr) {
    const next = curr.next;
    curr.next = prev;
    prev = curr;
    curr = next;
  }

  return prev;
}

function endOfFirstHalf(head: ListNode | null): ListNode | null {
  if (!head) return null;
  let slow: ListNode | null = head;
  let fast: ListNode | null = head;

  while (fast.next && fast?.next.next) {
    fast = fast.next?.next ?? null;
    slow = slow!.next;
  }
  return slow;
}

function isPalindrome(head: ListNode | null): boolean {
  if (head == null) return true;

  // 1. 找到前半部分链表的尾节点并反转后半部分链表
  const firstHalfEnd = endOfFirstHalf(head);
  const secondHalfStart = reverseList(firstHalfEnd!.next);

  // 2. 判断是否回文
  let p1: ListNode | null = head;
  let p2: ListNode | null = secondHalfStart;
  while (p1 && p2) {
    if (p1.val !== p2.val) return false;
    p1 = p1.next;
    p2 = p2.next;
  }
  // 还原链表并返回结果
  firstHalfEnd!.next = reverseList(secondHalfStart);

  return true;
}