题目链接：合并 K 个升序链表

给你一个链表数组，每个链表都已经按升序排列。

请你将所有链表合并到一个升序链表中，返回合并后的链表。

方法一：暴力

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* mergeKLists(vector<ListNode*>& lists) {
        vector<int> nodes;
        for (int i = 0;i < lists.size();i++) {
            ListNode* cur = lists[i];
            while (cur != nullptr) {
                nodes.push_back(cur->val);
                cur = cur->next;
            }
        }
        sort(nodes.begin(),nodes.end());

        ListNode head(0);
        ListNode* tmp = &head;
        //tmp = nullptr;
        //head->next = tmp;
        for (int i = 0;i < nodes.size();i++) {
            tmp->next = new ListNode(nodes[i]);
            tmp = tmp->next;
        }
        return head.next;
    }
};

题目链接：K 个一组翻转链表

给你链表的头节点 head ，每 k 个节点一组进行翻转，请你返回修改后的链表。

k 是一个正整数，它的值小于或等于链表的长度。如果节点总数不是 k 的整数倍，那么请将最后剩余的节点保持原有顺序。

你不能只是单纯的改变节点内部的值，而是需要实际进行节点交换。

方法一：链表反转

class Solution {
public:
    ListNode* reverseKGroup(ListNode* head, int k) {
        // 统计节点个数
        int n = 0;
        for (ListNode* cur = head; cur; cur = cur->next) {
            n++;
        }

        ListNode dummy(0, head);
        ListNode* p0 = &dummy;
        ListNode* pre = nullptr;
        ListNode* cur = head;

        // k 个一组处理
        for (; n >= k; n -= k) {
            for (int i = 0; i < k; i++) { // 同 92 题
                ListNode* nxt = cur->next;
                cur->next = pre; // 每次循环只修改一个 next，方便大家理解
                pre = cur;
                cur = nxt;
            }

         
            ListNode* nxt = p0->next; // p0->next 是小循环最后一个节点 （即开头的第一个节点，反转后变成小循环最后一个节点）
            p0->next->next = cur; // cur 是下一个循环开始 ，把本次循环最后一个节点（p0->next）连接新一轮循环
            p0->next = pre; //把p0->next 指向反转后的第一个节点（反转前的最后一个节点）用来连接旧循环和本次循环
            p0 = nxt; // p0变成本次循环最后一个点 即新循环上一个点
        }
        return dummy.next;
    }
};

题目链接：随机链表的复制

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。

例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

• val：一个表示 Node.val 的整数。
• random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。
  你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

方法一：哈希表

/*
// Definition for a Node.
class Node {
public:
    int val;
    Node* next;
    Node* random;
    
    Node(int _val) {
        val = _val;
        next = NULL;
        random = NULL;
    }
};
*/

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if (head == NULL) return NULL;
        unordered_map<Node*,Node*> map;

        Node* cur = head;
        while (cur != NULL) {
            map[cur] = new Node(cur->val);
            cur = cur->next;
        }

        cur = head;
        while (cur != NULL) {
            map[cur]->next = map[cur->next];
            map[cur]->random = map[cur->random];
            cur = cur->next;
        }
        return map[head];
    }
};

方法二：拼接+拆分

class Solution {
public:
    Node* copyRandomList(Node* head) {
        if(head == nullptr) return nullptr;
        Node* cur = head;
        // 1. 复制各节点，并构建拼接链表
        while(cur != nullptr) {
            Node* tmp = new Node(cur->val);
            tmp->next = cur->next;
            cur->next = tmp;
            cur = tmp->next;
        }
        // 2. 构建各新节点的 random 指向
        cur = head;
        while(cur != nullptr) {
            if(cur->random != nullptr)
                cur->next->random = cur->random->next;
            cur = cur->next->next;
        }
        // 3. 拆分两链表
        cur = head->next;
        Node* pre = head, *res = head->next;
        while(cur->next != nullptr) {
            pre->next = pre->next->next;
            cur->next = cur->next->next;
            pre = pre->next;
            cur = cur->next;
        }
        pre->next = nullptr; // 单独处理原链表尾节点
        return res;      // 返回新链表头节点
    }
};

题目链接：LRU 缓存

请你设计并实现一个满足 LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。
实现 LRUCache 类：

• LRUCache(int capacity) 以 正整数 作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存
• int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中，则返回关键字的值，否则返回 -1 。
• void put(int key, int value) 如果关键字 key 已经存在，则变更其数据值 value ；如果不存在，则向缓存中插入该组 key-value 。如果插入操作导致关键字数量超过 capacity ，则应该 逐出 最久未使用的关键字。

函数 get 和 put 必须以 O(1) 的平均时间复杂度运行。

方法一：双向链表

class LRUCache {
private:
    int capacity;
    list<pair<int, int>> cache_list; // pair 里面保存的是 key 和 value
    unordered_map<int, list<pair<int, int>>::iterator> key_to_iter; // key -> 链表节点迭代器

public:
    LRUCache(int capacity) : capacity(capacity) {}

    int get(int key) {
        auto umap_iter = key_to_iter.find(key);
        if (umap_iter == key_to_iter.end()) { // 没有这本书
            return -1;
        }
        auto list_iter = umap_iter->second; // 有这本书
        // 把这本书（list_iter）从书堆（cache_list）中抽出来，放到最上面（cache_list.begin()）
        cache_list.splice(cache_list.begin(), cache_list, list_iter);
        return list_iter->second; // 返回这本书的 value
    }

    void put(int key, int value) {
        auto umap_iter = key_to_iter.find(key);
        if (umap_iter != key_to_iter.end()) { // 有这本书
            auto list_iter = umap_iter->second;
            list_iter->second = value; // 更新 value
            // 把这本书（list_iter）从书堆（cache_list）中抽出来，放到最上面（cache_list.begin()）
            cache_list.splice(cache_list.begin(), cache_list, list_iter);
            return;
        }
        // 新书，放到最上面（emplace_front）
        cache_list.emplace_front(key, value);
        key_to_iter[key] = cache_list.begin();
        // 书太多了
        if (key_to_iter.size() > capacity) {
            // 去掉最后一本书
            key_to_iter.erase(cache_list.back().first);
            cache_list.pop_back();
        }
    }
};

题目链接：二叉树中的最大路径和

二叉树中的 路径 被定义为一条节点序列，序列中每对相邻节点之间都存在一条边。同一个节点在一条路径序列中 至多出现一次 。该路径 至少包含一个 节点，且不一定经过根节点。

路径和 是路径中各节点值的总和。

给你一个二叉树的根节点 root ，返回其 最大路径和 。

方法一：递归

/**
 * Definition for a binary tree node.
 * struct TreeNode {
 *     int val;
 *     TreeNode *left;
 *     TreeNode *right;
 *     TreeNode() : val(0), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
 *     TreeNode(int x, TreeNode *left, TreeNode *right) : val(x), left(left), right(right) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    int dfs(TreeNode* root,int &ans) {
        if (root == nullptr) return 0;
        int l_val = dfs(root->left,ans);
        int r_val = dfs(root->right,ans);
        ans = max(ans,l_val+r_val+root->val);
        return max(max(l_val,r_val) + root->val,0);
    }
    int maxPathSum(TreeNode* root) {
        int ans = INT_MIN;
        dfs(root,ans);
        return ans;
    }
};