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题目

描述

输入一个长度为 n 的链表，设链表中的元素的值为 a(i) ，返回该链表中倒数第k个节点。

如果该链表长度小于k，请返回一个长度为 0 的链表。

数据范围：0≤n≤10^5，0≤ai≤10^9，0≤k≤10^9

要求：空间复杂度 O(n)，时间复杂度 O(n)

进阶：空间复杂度 O(1)，时间复杂度 O(n)

例如输入{1,2,3,4,5},2时，对应的链表结构如下图所示：

其中蓝色部分为该链表的最后2个结点，所以返回倒数第2个结点（也即结点值为4的结点）即可，系统会打印后面所有的节点来比较。

示例1

输入：
{1,2,3,4,5},2
返回值：
{4,5}
说明：
返回倒数第2个节点4，系统会打印后面所有的节点来比较。 

示例2

输入：
{2},8
返回值：
{}

分析

考虑特殊情况

在进行问题分析过程前，我们先考虑一下特殊情况，那么在这道问题中，有哪些情况是特殊的呢？

不难发现，如下情况：

• 如果输入的头结点为空，那么返回nullptr即可

考虑一般情况

第一种方法---遍历得到链表长度

这种方法是比较容易想到的，我们先遍历一次链表，计算出链表长度length，要找出倒数第k个节点，那么我们只需要正向走length-k步就好。需要遍历两次链表，使用的空间和时间也是符合要求的。

第二种方法---双指针法

从第一个方法中得到启示，我们需要知道怎么才能走length-k步，这样考虑，我们设置快慢指针，快指针先走k步，然后慢指针再和快指针一起走，这样，当快指针走到链表末尾时，慢指针恰好走了length-k步，也就直接返回慢指针的节点就好了。

• step 1：准备一个快指针，从链表头开始，在链表上先走k步。

• step 2：准备慢指针指向原始链表头，代表当前元素，则慢指针与快指针之间的距离一直都是k。

• step 3：快慢指针同步移动，当快指针到达链表尾部的时候，慢指针正好到了倒数k个元素的位置。

代码示例

版本一

先计算链表长度length，然后使用pCur进行length-k次遍历。

注意，如果得出的长度小于k，会直接返回nullptr

/**
 * struct ListNode {
 *        int val;
 *        struct ListNode *next;
 *        ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     * 
     * @param pHead ListNode类 
     * @param k int整型 
     * @return ListNode类
     */
    ListNode* FindKthToTail(ListNode* pHead, int k) {
        // write code here
        if(nullptr == pHead){
            return pHead;
        }

        int length = 0;
        ListNode* pCur = pHead;
        while(nullptr != pCur){
            length++;
            pCur = pCur->next;
        }
        if(length < k){
            return nullptr;
        }

        pCur = pHead;
        for(int i = 0; i < length-k;++i){
            pCur = pCur->next;
        }

        return pCur;
    }
};

版本二

使用快慢两个指针，快指针先走K步（走不到K步就空指针说明长度不够，也返回nullptr）；然后快慢指针同步走，最后快指针走到末尾，慢指针正好走到倒数第k个位置。

/**
 * struct ListNode {
 *  int val;
 *  struct ListNode *next;
 *  ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 * };
 */
class Solution {
  public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
     *
     *
     * @param pHead ListNode类
     * @param k int整型
     * @return ListNode类
     */
    ListNode* FindKthToTail(ListNode* pHead, int k) {
        // write code here
        if (nullptr == pHead) {
            return pHead;
        }

        ListNode* pQuick = pHead;
        ListNode* pSlow = pHead;

        //pQuick walk k step
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            if (nullptr == pQuick) {
                return pQuick;
            }
            pQuick = pQuick->next;
        }

        //pQuick and pSlow walk together
        while (nullptr != pQuick) {
            pQuick = pQuick->next;
            pSlow = pSlow->next;
        }
        return pSlow;
    }
};