leetcode19：删除链表的倒数第N个结点

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题目描述

给你一个链表，删除链表的倒数第 n 个结点，并且返回链表的头结点。

C++ 代码

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

// 链表结点的定义
struct ListNode {
    int val;
    ListNode *next;
    ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
    ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
    ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
};

// 辅助函数：创建链表
ListNode* createList(const vector<int>& nums) {
    ListNode* dummy = new ListNode(-1);
    ListNode* cur = dummy;
    for (int num : nums) {
        cur->next = new ListNode(num);
        cur = cur->next;
    }
    return dummy->next;
}

// 辅助函数：打印链表
void printList(ListNode* head) {
    while (head != nullptr) {
        cout << head->val;
        if (head->next != nullptr) cout << " -> ";
        head = head->next;
    }
    cout << endl;
}

// 辅助函数：释放链表内存
void deleteList(ListNode* head) {
    while (head != nullptr) {
        ListNode* temp = head;
        head = head->next;
        delete temp;
    }
}

/*
    第一次遍历：
        求出链表长度 L
    第二次遍历：
        倒数第 N 个结点，就是正数第 L-N+1 个结点。
        为了方便删除操作，添加虚拟头结点，从虚拟头结点开始遍历 L-N+1 个结点。
        当遍历到第 L-N+1 个结点时，它下一个结点就是需要删除的结点。

    时间复杂度：O(n)
        其中 n 是链表的长度，对链表进行一次遍历。
    空间复杂度：O(1)
        只使用了固定的额外空间。
*/
class Solution_0 {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummy = new ListNode();
        dummy->next = head;

        // 求链表长度
        int length = 0;
        ListNode* cur;
        for (cur = head; cur != nullptr; cur = cur->next) {
            length++;
        }

        // 倒数第N个节点，就是正数第L-N+1个节点
        // 查找要删除节点的前一个位置
        int pos = length-n;
        cur = dummy;
        for (int i = 0; i < pos; i++) {
            cur = cur->next;
        }

        // 删除第N个节点
        cur->next = cur->next->next;
        return dummy->next;
    }
};

/*
    双指针，遍历一次

    使用两个指针 fast 和 slow；
    先让 fast 向前移动 n 步；
    然后 fast 和 slow 一起移动，直到 fast 到达链表末尾；
    此时 slow 指向要删除节点的前一个节点；

    时间复杂度：O(n)
        其中 n 是链表的长度，对链表进行一次遍历。
    空间复杂度：O(1)
*/
class Solution {
public:
    ListNode* removeNthFromEnd(ListNode* head, int n) {
        ListNode* dummy = new ListNode();
        dummy->next = head;

        // 倒数第N个节点，就是正数第L-N+1个节点
        // 查找要删除节点的前一个位置
        ListNode *fast = dummy, *slow = dummy;
        // 快指针先走 n 步
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (fast->next != nullptr) {
                fast = fast->next;
            } else {
                // 如果 n 超出链表长度，直接返回原链表
                return head;
            }
        }
        // 快慢指针一起前进，直到 fast 到达最后一个节点
        while (fast->next != nullptr) {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }

        // 删除第N个节点
        slow->next = slow->next->next;
        return dummy->next;
    }
};

int main() {
    Solution solution;
    vector<vector<int>> head_cases = {
        {1,2,3,4,5},
        {1},
        {1,2},
    };
    vector<int> n_cases = {2,1,1};

    for (size_t i = 0; i < head_cases.size(); i++) {
        // 创建链表
        ListNode* head = createList(head_cases[i]);
        int n = n_cases[i];
        cout << "Input: ";
        printList(head);

        // 删除倒数第 n 个节点
        head = solution.removeNthFromEnd(head, n);
        cout << "Output: ";
        printList(head);

        // 释放内存
        deleteList(head);
    }

    return 0;
}