LeetCode数组与链表高频算法精讲与优化技巧

1. LeetCode热题100解析（四）：数组与链表高频算法精讲

作为程序员面试的"金标准"，LeetCode题目一直是技术求职路上的必经关卡。今天我将分享自己在刷题过程中总结的10道高频数组和链表题目解法，这些题目来自LeetCode热题100榜单，覆盖了旋转数组、螺旋矩阵、环形链表等经典问题。不同于简单的代码展示，我会重点讲解解题思路的演进过程、不同解法的性能对比，以及实际面试中的考察重点。

2. 数组类问题解析

2.1 轮转数组的三种解法比较

轮转数组（189题）要求将数组元素向右移动k个位置。初学者最容易想到的是使用额外数组的解法：

java复制public void rotate(int[] nums, int k) {
    int[] clone = nums.clone();
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        int index = (i + k) % nums.length;
        nums[index] = clone[i];
    }
}

这种解法时间复杂度O(n)，空间复杂度O(n)。面试官通常会追问能否优化空间复杂度，这就引出了经典的"三次反转法"：

java复制public void rotate(int[] nums, int k) {
    k = k % nums.length; // 处理k大于数组长度的情况
    reverse(nums, 0, nums.length - 1);
    reverse(nums, 0, k - 1);
    reverse(nums, k, nums.length - 1);
}

private void reverse(int[] nums, int start, int end) {
    while(start < end) {
        int temp = nums[start];
        nums[start] = nums[end];
        nums[end] = temp;
        start++;
        end--;
    }
}

关键点：三次反转法将空间复杂度降为O(1)，是面试中的加分项。注意要处理k大于数组长度的情况，否则会导致数组越界。

2.2 除自身以外数组乘积的巧妙解法

238题要求计算数组中每个元素除自身外的乘积，且不能用除法。这个限制让很多初学者束手无策，其实可以通过前缀积和后缀积的组合来解决：

java复制public int[] productExceptSelf(int[] nums) {
    int[] left = new int[nums.length];
    left[0] = 1;
    for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
        left[i] = nums[i - 1] * left[i - 1];
    }
    
    int right = 1;
    int[] answer = new int[nums.length];
    for (int i = nums.length - 1; i >= 0; i--) {
        answer[i] = left[i] * right;
        right *= nums[i];
    }
    return answer;
}

这个解法的时间复杂度是O(n)，空间复杂度优化到O(1)（不考虑输出数组）。在实际编码时要注意：

1. 初始化left数组的第一个元素为1（因为第一个元素没有前缀）
2. 后缀积可以用一个变量right动态计算，避免使用额外数组
3. 最后的结果是前缀积和后缀积的乘积

3. 矩阵类问题精解

3.1 矩阵置零的空间优化技巧

73题要求将矩阵中0元素所在的行和列都置零。最直观的解法是使用两个标记数组：

java复制public void setZeroe