876. 链表的中间结点 (opens new window)

题目：

给你单链表的头结点 head ，请你找出并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：

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[3,4,5]
解释：链表只有一个中间结点，值为 3 。

示例 2：

输入：head = [1,2,3,4,5,6]
输出：[4,5,6]
解释：该链表有两个中间结点，值分别为 3 和 4 ，返回第二个结点。

提示：

• 链表的结点数范围是 [1, 100]
• 1 <= Node.val <= 100

解题：

方法一：数组

链表的缺点在于不能通过下标访问对应的元素。因此我们可以考虑对链表进行遍历，同时将遍历到的元素依次放入数组 A 中。如果我们遍历到了 N 个元素，那么链表以及数组的长度也为 N，对应的中间节点即为 A[N/2]。

class Solution {
public:
    ListNode* middleNode(ListNode* head) {
        vector<ListNode*> nodes;
        while(head != nullptr) {
            nodes.push_back(head);
            head = head->next;
        }
        return nodes[nodes.size()/2];
    }
};

复杂度分析

• 时间复杂度：O(N)，其中 N 是给定链表中的结点数目。
• 空间复杂度：O(N)，即数组 A 用去的空间。

方法二：单指针法

我们可以对方法一进行空间优化，省去数组 nodes。

我们可以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。

class Solution {
public:
    ListNode* middleNode(ListNode* head) {
        int n = 0;
        ListNode* cur = head;
        while (cur != nullptr) {
            ++n;
            cur = cur->next;
        }
        int k = 0;
        cur = head;
        while (k < n / 2) {
            ++k;
            cur = cur->next;
        }
        return cur;
    }
};

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。

方法三：快慢指针法

我们可以继续优化方法二，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。

class Solution {
public:
    ListNode* middleNode(ListNode* head) {
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;
        while (fast != NULL && fast->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。