# 快慢指针与多指针
链表题目中,有一类会涉及到反复的遍历。涉及反复遍历的题目,题目本身虽然不会直接跟你说“你好,我是一道需要反复遍历的题目”,但只要你尝试用常规的思路分析它,你会发现它一定涉及反复遍历;同时,涉及反复遍历的题目,还有一个更明显的特征,就是它们往往会涉及相对复杂的链表操作,比如反转、指定位置的删除等等。
解决这类问题,我们用到的是双指针中的“快慢指针”。快慢指针指的是两个一前一后的指针,两个指针往同一个方向走,只是一个快一个慢。快慢指针严格来说只能有俩,不过实际做题中,可能会出现一前、一中、一后的三个指针,这种超过两个指针的解题方法也叫“多指针法”。
快慢指针+多指针,双管齐下,可以帮助我们解决链表中的大部分复杂操作问题。
# 快慢指针——删除链表的倒数第 N 个结点
真题描述:给定一个链表,删除链表的倒数第 n 个结点,并且返回链表的头结点。
示例:
- 给定一个链表: 1->2->3->4->5, 和 n = 2.
- 当删除了倒数第二个结点后,链表变为 1->2->3->5.
说明:给定的 n 保证是有效的。
思路分析
小贴士:dummy 结点的使用
上一节我给大家介绍了 dummy 结点:它可以帮我们处理掉头结点为空的边界问题,帮助我们简化解题过程。因此涉及链表操作、尤其是涉及结点删除的题目(对前驱结点的存在性要求比较高),我都建议大家写代码的时候直接把 dummy 给用起来,建立好的编程习惯:
const dummy = new ListNode()
// 这里的 head 是链表原有的第一个结点
dummy.next = head
“倒数”变“正数”
链表的删除我们上节已经讲过,相信都难不倒大家。这道题的难点实际在于这个“倒数第 N 个”如何定位。
考虑到咱们的遍历不可能从后往前走,因此这个“倒数第 N 个” 咱们完全可以转换为“正数第 len - n + 1"个。这里这个 len 代表链表的总长度,比如说咱们链表长为 7,那么倒数第 1 个就是正数第 7 个。按照这个思路往下分析,如果走直接遍历这条路,那么这个 len 就非常关键了。
我们可以直接遍历两趟:第一趟,设置一个变量 count = 0,每遍历到一个不为空的结点,count 就加 1,一直遍历到链表结束为止,得出链表的总长度 len;根据这个总长度,咱们就可以算出倒数第 n 个到底是正数第几个了(M = len - n + 1),那么我们遍历到第 M - 1(也就是 len - n) 个结点的时候就可以停下来,执行删除操作(想一想,为什么是第 M-1 个,而不是第 M 个?如果你认真读了我们前面的章节,心中一定会有一个清晰的答案^_^)
不过这种超过一次的遍历必然需要引起我们的注意,我们应该主动去思考,“如果一次遍历来解决这个问题,我可以怎么做?”,这时候,就要请双指针法来帮忙了。
快慢指针登场
按照我们已经预告过的思路,首先两个指针 slow 和 fast,全部指向链表的起始位——dummy 结点:

快指针先出发!闷头走上 n 步,在第 n 个结点处打住,这里 n=2:

然后,快慢指针一起前进,当快指针前进到最后一个结点处时,两个指针再一起停下来:

此时,慢指针所指的位置,就是倒数第 n 个结点的前一个结点:

我们基于这个结点来做删除,可以说是手到擒来:

到这里,我们总结一下:
链表删除问题中,若走两次遍历,我们做了两件事:
- 求长度
- 做减法,找定位。
若用快慢指针,我们其实是把做减法和找定位这个过程给融合了。通过快指针先行一步、接着快慢指针一起前进这个操作,巧妙地把两个指针之间的差值保持在了“n”上(用空间换时间,本质上其实就是对关键信息进行提前记忆,这里咱们相当于用两个指针对差值实现了记忆),这样当快指针走到链表末尾(第 len 个)时,慢指针刚好就在 len - n 这个地方稳稳落地。
编码实现
/**
* @param {ListNode} head
* @param {number} n
* @return {ListNode}
*/
const removeNthFromEnd = function(head, n) {
// 初始化 dummy 结点
const dummy = new ListNode()
// dummy指向头结点
dummy.next = head
// 初始化快慢指针,均指向dummy
let fast = dummy
let slow = dummy
// 快指针闷头走 n 步
while(n!==0){
fast = fast.next
n--
}
// 快慢指针一起走
while(fast.