Java算法题-解析 "删除链表的倒数第 N 个节点" 算法问题

题目：

给定一个链表，删除链表的倒数第 n 个节点，并返回链表的头节点。

引言：

"删除链表的倒数第 N 个节点" 是一个链表处理问题，要求在链表中删除倒数第 n 个节点。解决这个问题需要对链表操作和双指针法有深刻理解，同时需要注意边界条件的处理。通过解答这个问题，我们可以提升对链表操作、指针技巧和问题规模的考虑，同时也能拓展对链表节点的删除操作的应用。

算法思路：

我们可以使用双指针法来解决这个问题。具体思路如下：

1. 初始化两个指针 fast 和 slow，初始都指向链表的头节点。
2. 将 fast 指针向前移动 n 步，使得 fast 指针与 slow 指针之间相隔 n 个节点。
3. 同时移动 fast 和 slow 指针，直到 fast 指针到达链表的末尾。
4. 此时 slow 指针指向待删除节点的前一个节点。
5. 修改 slow 指针的 next 指向 slow.next.next，完成删除操作。

代码实现：

以下是使用 Java 实现的 "删除链表的倒数第 N 个节点" 算法的示例代码：

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;
    ListNode(int val) {
        this.val = val;
    }
}

public class RemoveNthFromEnd {
    public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
        ListNode dummy = new ListNode(0);
        dummy.next = head;
        ListNode fast = dummy, slow = dummy;
        
        // Move fast pointer n steps ahead
        for (int i = 0; i <= n; i++) {
            fast = fast.next;
        }
        
        // Move both pointers until fast reaches the end
        while (fast != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        
        // Remove the nth node from end
        slow.next = slow.next.next;
        
        return dummy.next;
    }
}

算法分析：

• 时间复杂度：双指针分别移动了 n 和 n - k 步，时间复杂度为 O(k)。
• 空间复杂度：只需要常数级别的额外空间，所以空间复杂度为 O(1)。

示例和测试：

假设给定链表为 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5，n 为 2，根据算法，删除倒数第 2 个节点后，链表变为 1 -> 2 -> 3 -> 5。

我们可以使用以下代码进行测试：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        RemoveNthFromEnd solution = new RemoveNthFromEnd();
        ListNode head = new ListNode(1);
        head.next = new ListNode(2);
        head.next.next = new ListNode(3);
        head.next.next.next = new ListNode(4);
        head.next.next.next.next = new ListNode(5);
        
        int n = 2;
        ListNode newHead = solution.removeNthFromEnd(head, n);
        
        // Print the updated linked list
        ListNode current = newHead;
        while (current != null) {
            System.out.print(current.val + " -> ");
            current = current.next;
        }
    }
}

总结：

"删除链表的倒数第 N 个节点" 算法问题要求删除链表中的倒数第 n 个节点，是一个涉及链表处理和双指针技巧的问题。通过实现这个算法，我们可以提升对链表操作、指针技巧和问题规模的考虑，同时也能拓展对链表节点的删除操作的应用。这个问题强调了在解决编程难题时，使用双指针法来处理链表中的节点操作的重要性。