挑战刷leetcode第十天（链表-删除链表的倒数第n个节点）如何高效删除链表的倒数第N个节点？Java与C++双实现

如何高效删除链表的倒数第N个节点？Java与C++双实现解析

在日常的算法练习或面试中，链表操作是一个常见且重要的主题。今天，我们将探讨一个经典问题：如何删除链表的倒数第N个节点？ 这个问题看似简单，但其中蕴含的指针操作和边界条件处理却值得我们深入思考。本文将用Java和C++两种语言分别实现，并探讨其中的技术细节与优化思路。

问题背景

给定一个单链表，删除链表的倒数第N个节点，并返回链表的头节点。例如：

输入: 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5, n = 2
输出: 1 -> 2 -> 3 -> 5

在这个例子中，我们需要删除倒数第2个节点，也就是值为4的节点。

解题思路

要解决这个问题，最直观的方法是先遍历链表，计算链表的长度，然后再遍历一次找到倒数第N个节点并删除。这种方法的时间复杂度是O(2L)，其中L是链表的长度。

然而，我们可以通过双指针技巧将时间复杂度优化到O(L)。具体思路如下：

使用两个指针：pre和end，初始时都指向链表的虚拟头节点（dummy node）。
移动pre指针：先让pre指针向前移动N步。
同时移动pre和end指针：然后同时移动pre和end指针，直到pre指针到达链表末尾。
删除节点：此时end指针指向的节点就是倒数第N个节点的前一个节点，直接删除倒数第N个节点即可。

这种方法的核心思想是通过双指针的间距来定位倒数第N个节点，避免了多次遍历链表。

Java实现

public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
    ListNode node = new ListNode(0); // 创建虚拟头节点
    node.next = head;

    ListNode pre = node;
    ListNode end = node;

    // 先移动pre指针，使其与end指针相距N个节点
    while (n != 0) {
        pre = pre.next;
        n--;
    }

    // 同时移动pre和end指针，直到pre到达链表末尾
    while (pre.next != null) {
        pre = pre.next;
        end = end.next;
    }

    // 删除倒数第N个节点
    end.next = end.next.next;

    return node.next; // 返回新的头节点
}

C++实现

ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
    ListNode* node = new ListNode(0); // 创建虚拟头节点
    node->next = head;

    ListNode* pre = node;
    ListNode* end = node;

    // 先移动pre指针，使其与end指针相距N个节点
    while (n != 0) {
        pre = pre->next;
        n--;
    }

    // 同时移动pre和end指针，直到pre到达链表末尾
    while (pre->next != nullptr) {
        pre = pre->next;
        end = end->next;
    }

    // 删除倒数第N个节点
    end->next = end->next->next;

    return node->next; // 返回新的头节点
}

代码解析

虚拟头节点：我们创建了一个虚拟头节点node，并将其next指向链表的头节点。这样做的好处是可以统一处理删除头节点的情况，避免额外的边界判断。
双指针移动：pre指针先移动N步，然后pre和end指针同时移动，直到pre指针到达链表末尾。此时，end指针指向倒数第N个节点的前一个节点。
删除节点：通过end->next = end->next->next，我们可以直接删除倒数第N个节点。

思考与优化

边界条件：在实际编码中，我们需要特别注意边界条件，例如链表为空或N大于链表长度的情况。虽然上述代码通过虚拟头节点简化了这些情况的处理，但在实际应用中，我们仍需确保代码的鲁棒性。
时间复杂度：双指针技巧将时间复杂度优化到了O(L)，其中L是链表的长度。这是一种非常高效的解决方案，尤其适用于链表长度较大的场景。
空间复杂度：我们只使用了常数级别的额外空间，因此空间复杂度为O(1)。

坚持的意义

在算法学习的过程中，我们常常会遇到各种挑战和困难。然而，正是这些挑战让我们不断进步。通过坚持练习和深入思考，我们不仅能够掌握更多的算法技巧，还能培养出解决问题的灵活思维。每一次的代码优化和边界条件处理，都是我们技术成长的见证。

结语

删除链表的倒数第N个节点是一个经典的链表操作问题，通过双指针技巧，我们可以高效地解决这个问题。本文通过Java和C++两种语言的实现，详细解析了其中的技术细节，并探讨了优化思路和边界条件处理。希望这篇文章能够帮助你更好地理解链表操作，并在未来的算法学习中取得更大的进步。

坚持练习，持续进步，你一定能成为更好的自己！

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