链表的中间节点

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题目描述：给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

示例 1：
输入：[1,2,3,4,5]
输出：此列表中的结点 3 (序列化形式：[3,4,5])
返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意，我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans，这样：ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.

示例 2：
输入：[1,2,3,4,5,6]
输出：此列表中的结点 4 (序列化形式：[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点，值分别为 3 和 4，我们返回第二个结点。

提示：给定链表的结点数介于 1 和 100 之间。

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/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
  public ListNode middleNode(ListNode head) {

  }
}

方法一：单指针

对链表进行两次遍历。第一次遍历时，我们统计链表中的元素个数 N；第二次遍历时，我们遍历到第 N/2 个元素（链表的首节点为第 0 个元素）时，将该元素返回即可

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class Solution {
  public ListNode middleNode(ListNode head) {
    if(head == null || head.next == null) return head;
    ListNode temp = head;
    int size = 0;
    while(temp != null) {
      size++;
      temp = temp.next;
    }
    int mid = size / 2;
    temp = head;
    while(mid > 0) {
      temp = temp.next;
      mid--;
    }
    return temp;
  }
}

复杂度分析：

  • 时间复杂度：O(N)，其中 N 是给定链表的结点数目
  • 空间复杂度：O(1)，只需要常数空间存放变量和指针

执行结果：通过

  • 执行用时：0 ms, 在所有 Java 提交中击败了100.00%的用户

  • 内存消耗：36.8 MB, 在所有 Java 提交中击败了81.45%的用户

方法三：快慢指针

用两个指针 slow 与 fast 一起遍历链表。slow 一次走一步，fast 一次走两步。那么当 fast 到达链表的末尾时，slow 必然位于中间

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class Solution {
  public ListNode middleNode(ListNode head) {
    if(head == null || head.next == null) return head;
    ListNode slow = head, fast = head;
    while(fast != null && fast.next != null) { // 如果返回的是两个中间节点的第一个节点，判断条件为：fast.next != null && fast.next.next != null
      slow = slow.next;
      fast = fast.next.next;
    }
    return slow;
  }
}

复杂度分析：

  • 时间复杂度：O(N)，其中 N 是给定链表的结点数目

  • 空间复杂度：O(1)，只需要常数空间存放 slow 和 fast 两个指针

执行结果：通过

  • 执行用时：0 ms, 在所有 Java 提交中击败了100.00%的用户
  • 内存消耗：37.2 MB, 在所有 Java 提交中击败了18.97%的用户