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2023 iThome 鐵人賽

DAY 2
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複製到陣列後使用雙指標法

解題思路

有兩種常見的 List 實作方式,分別是 ArrayList 和 LinkedList。它們在存儲值的方法上有什麼區別呢?

  • ArrayList 是用一個連續的陣列來存儲值,我們可以直接通過 index 快速訪問任意位置的值,這是利用了記憶體的位址計算。
  • LinkedList 是用一系列的節點來存儲值,每個節點包含一個值和一個指向下一個節點的指標。訪問某個特定位置的值需要從第一個節點開始,沿著指標逐個遍歷,這需要花費更多的時間。

判斷 ArrayList 是不是回文很簡單,我們可以用兩個指標分別從兩端向中間移動,比較對應位置的值是否相等。這個過程只需要 https://latex.codecogs.com/svg.image?%5Cmathcal%7BO%7D(1) 的時間,因為每個值都可以在 https://latex.codecogs.com/svg.image?%5Cmathcal%7BO%7D(1) 的時間內訪問,而列表有 https://latex.codecogs.com/svg.image?n 個值。

但是同樣的方法在 LinkedList 上就不太方便,因為無論正向還是反向訪問值都不是 https://latex.codecogs.com/svg.image?%5Cmathcal%7BO%7D(1) 的時間。所以最簡單的方法就是先把 LinkedList 的值複製到一個 ArrayList 中,然後再用兩個指標法判斷是否是回文。

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演算法

這個演算法有兩個步驟:

  1. 把 LinkedList 的值複製到一個 ArrayList 中。
  2. 用兩個指標從兩端向中間比較 ArrayList 的值,看是否是回文。

第一步,我們從 LinkedList 的第一個節點開始,把每個節點的值加到 ArrayList 裡面。我們用一個變數 currentNode 來記錄目前訪問的節點。每次迭代時,我們把 currentNode 的值放到 ArrayList 中,然後把 currentNode 更新為下一個節點,直到 currentNode 為空為止。

第二步,我們用兩個變數 frontback 來表示陣列列表的左右指標。一開始,front0back 為陣列列表的長度減 1。每次迭代時,我們比較 frontback 指向的值是否相等,如果不等,就返回 false;如果相等,就把 front1back1,並繼續比較,直到 front 大於等於 back 為止。

程式

class Solution {
    fun isPalindrome(head: ListNode?): Boolean {
        val list = mutableListOf<Int>()
        var root = head
        head?.let {
            list.add(it.`val`)
            while (root?.next != null) {
                root?.next?.let {
                    root = it
                    list.add(it.`val`)
                }
            }

            var front = 0
            var back: Int = list.size - 1
            while (front < back) {
                if (list[front] != list[back]) {
                    return false
                }
                front++
                back--
            }
        }
        return true
    }
}

複雜度分析

  • 時間複雜度:
    on,其中 https://latex.codecogs.com/svg.image?n 是 LinkedList 的元素個數。
  • 第一步,我們遍歷 LinkedList 並把值複製到一個 ArrayList 中,這個過程需要 on 的時間。
  • 第二步,我們用兩個指標從兩端向中間比較 ArrayList 的值,看是否是回文。這個過程需要比較 https://latex.codecogs.com/svg.image?n%2F2 次,所以時間複雜度也是 on
  • 總的時間複雜度是 https://latex.codecogs.com/svg.image?%5Cmathcal%7BO%7D(n)%20%2B%20%5Cmathcal%7BO%7D(n)%20%3D%20%5Cmathcal%7BO%7D(2n)%20,根據 Big on 符號的定義,常數項可以忽略不計,所以最終的時間複雜度是 on
  • 空間複雜度:
    https://latex.codecogs.com/svg.image?O(1),其中 https://latex.codecogs.com/svg.image?n 是 LinkedList 的元素個數。我們使用一個 ArrayList 來存儲 LinkedList 的元素值,所以需要額外的 https://latex.codecogs.com/svg.image?O(1) 的空間來存儲這些值。

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