【数据结构与算法】查找带头结点的单链表中倒数第k个结点的算法 C++实现（单链表+双指针法）

设L是一个带头结点的单链表的表头指针,结点结构为(data，Link)，在不改变链表的前提下，设计一个算法，查找链表中倒数第k个结点（k为正整数）。若查找成功，算法输出该结点的元素值，并返回1；否则，只返回0。

思路

双指针法，同时使用两个指针p1和p2。两个指针都指向链表的头节点。然后，指针p1开始遍历链表，每次前进一步。当p1前进到第k+1个节点时，指针p2开始从头节点开始遍历。这样，p1和p2始终保持k个节点的距离。当p1到达链表的末尾时，p2刚好位于链表的倒数第k个节点。

声明两个指针p1和p2，并将它们都初始化为指向链表的头节点。然后，使用一个for循环遍历链表。在每次迭代中，p1都向前移动一步。当p1移动了k步后，p2开始移动。

如果链表的长度小于k，那么p1将在p2开始移动之前到达链表的末尾。在这种情况下，函数返回ERROR，表示无法找到倒数第k个元素。

如果链表的长度大于或等于k，那么当p1到达链表的末尾时，p2将指向链表的倒数第k个元素。然后，函数打印p2指向的节点的数据，并返回OK，表示成功找到了倒数第k个元素。

由于每个节点只被访问一次，因此时间复杂度为$O(n)$，其中$n$是链表的长度。这个算法只使用了常量级别的额外空间（两个指针p1和p2），所以空间复杂度为$O(1)$。

代码

#include <algorithm>
#include <iostream>
#define AUTHOR "HEX9CF"
using namespace std;
using Status = int;
using ElemType = int;

const int N = 1e6 + 7;
const int TRUE = 1;
const int FALSE = 0;
const int OK = 1;
const int ERROR = 0;
const int INFEASIBLE = -1;
const int OVERFLOW = -2;

int n;
ElemType a[N];

struct ListNode {
	ElemType data;
	ListNode *next;
};
using LinkedList = ListNode *;

Status initList(LinkedList &first) {
	first = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	first->next = NULL;
	return OK;
}

Status listInsert(LinkedList &L, int pos, ElemType e) {
	ListNode *p = L;
	for (int i = 0; p && i < pos; i++) {
		p = p->next;
	}
	if (!p) {
		return ERROR;
	}
	ListNode *newNode = (ListNode *)malloc(sizeof(ListNode));
	newNode->data = e;
	newNode->next = p->next;
	p->next = newNode;
	return OK;
}

ElemType getElem(LinkedList L, int pos) {
	ListNode *p = L->next;
	for (int i = 0; p && i < pos; i++) {
		p = p->next;
	}
	return p->data;
}

ElemType getNthLastElem(LinkedList L, int k) {
	int i;
	ListNode *p1, *p2;
	p1 = p2 = L->next;
	for (i = 0; p1; i++) {
		p1 = p1->next;
		if (i > k) {
			p2 = p2->next;
		}
	}
	if (i < k) {
		return ERROR;
	}
	cout << p2->data << "\n";
	return OK;
}

int main() {
	cin >> n;
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		cin >> a[i];
	}

	int k;
	cin >> k;

	LinkedList L;
	initList(L);

	for (int i = 0; i < n; i++) {
		listInsert(L, i, a[i]);
	}

	// for (int i = 0; i < n; i++) {
	// 	cout << getElem(L, i) << " ";
	// }
	// cout << "\n";

	cout << getNthLastElem(L, k) << "\n";
	return 0;
}