单次遍历实现链表倒数第n个节点查询

在计算机科学中，链表是一种常见的数据结构，它由一系列节点组成，每个节点包含数据部分和指向下一个节点的指针。访问链表中的元素需要从头节点开始，沿着链表的链接逐一查找，直到找到目标节点。然而，如果要求在单向链表中仅遍历一次就找到倒数第n个节点，那么就需要一些特殊的算法技巧。 要理解这个知识点，首先要明确单向链表的结构和遍历方法。在单向链表中，每一个节点都包含两个部分：一个是存储数据的值，另一个是指向链表中下一个节点的指针。遍历链表就是从头节点出发，按照每个节点中保存的指针信息，逐个访问下去，直到链表的末尾。 当我们想要找到链表的倒数第n个节点时，通常会想到的简单方法是先遍历一次链表获取链表的长度L，然后再次遍历链表，这次是L-n次，从而到达倒数第n个节点。然而，这种方式需要至少两次遍历链表，不满足题目中的“仅遍历一次”的要求。 为了只遍历一次链表就能找到倒数第n个节点，我们可以采用双指针的方法。这种算法的思想是：先让一个指针（我们称之为“前指针”）从链表的头节点开始，向前移动n步。然后，同时移动这个指针和另一个指针（称之为“后指针”），直到前指针到达链表的末尾。此时后指针所在的位置就是倒数第n个节点。 这里是一个详细的步骤说明： 1. 初始化两个指针，分别叫做前指针和后指针，并将它们都指向链表的头节点。 2. 移动前指针，让它先行移动n步。如果在移动的过程中，前指针发现链表长度不足n步，那么就可以判断链表中不存在倒数第n个节点。 3. 确保前指针没有提前到达链表末尾（即前指针的下一个节点不为null），然后同时移动前指针和后指针，直到前指针到达链表的最后一个节点。 4. 当前指针到达链表末尾时，后指针所在的位置就是倒数第n个节点。 该算法的关键在于，通过前指针先行n步的策略，使得在链表遍历结束时，后指针恰好在倒数第n个节点的位置上。 这种算法的时间复杂度为O(L)，其中L是链表的长度，空间复杂度为O(1)，因为它只需要常数级别的额外空间来保存指针变量。 总结来说，这种方法的核心在于利用两个指针的相对速度差来确定链表的特定位置，这是一种非常经典的“快慢指针”或者“滑动窗口”技术。它在很多算法问题中都是一种有效且高效的解决方案，不仅限于本问题，在链表的其他问题中也可以有类似的运用。例如，在环形链表问题中，该技术可以帮助我们检测链表中是否存在环，并找到环的入口；在判断链表中点的问题中，也可以通过双指针法来找到链表的中点。掌握这种方法能够提高解决链表相关问题的效率和能力。