876.链表的中间结点

一、问题描述

给定一个头结点为 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])。

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])
返回的结点值为 4 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [4,5,6])。

提示：

• 给定链表的结点数介于 1 和 100 之间。

二、方案一：数组法

1、思路

遍历链表，将所有节点存储在数组中。由于数组的索引是从 0 开始的，因此中间节点的索引为 len(nodes) / 2。

2、代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func middleNode(head *ListNode) *ListNode {
    nodes := []*ListNode{}
    for node := head; node != nil; node = node.Next {
        nodes = append(nodes, node)
    }
    return nodes[len(nodes)/2]
}

3、复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 是链表的节点数。
• 空间复杂度：O(n)，需要存储链表中的每个节点。

三、方案二：快慢指针法

1、思路

使用两个指针，一个快指针（每次移动两步）和一个慢指针（每次移动一步）。当快指针到达链表尾部时，慢指针将指向链表的中间节点。

2、代码实现

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * type ListNode struct {
 *     Val int
 *     Next *ListNode
 * }
 */
func middleNode(head *ListNode) *ListNode {
    slow, fast := head, head
    for fast != nil && fast.Next != nil {
        slow = slow.Next
        fast = fast.Next.Next
    }
    return slow
}

3、复杂度分析

• 时间复杂度：O(n/2)，即 O(n)，其中 n 是链表的节点数。
• 空间复杂度：O(1)，不需要额外的空间。

四、总结

方案	时间复杂度	空间复杂度	备注
数组法	O(n)	O(n)	需要额外的空间存储节点
快慢指针法	O(n)	O(1)	不需要额外空间

快慢指针法在空间复杂度上优于数组法，因为它不需要额外的空间来存储节点。在实际应用中，如果对空间复杂度有要求，通常更倾向于使用快慢指针法。