算法练习：判断一个链表是否为回文结构

【题目】给定一个单链表的头节点head，请判断该链表是否为回文结构。
【例子】1->2->1，返回true; 1->2- ->2->1，返回true; 15->6->15，返回true;
1->2->3，返回false。
【提高】如果链表长度为N，时间复杂度达到O(N)，能否做到额外空间复杂度达到O(1)？

解答本题用到了快慢指针的技巧，所以先介绍一下快慢指针，它主要作用是找到链表的中间节点。

链表快慢指针介绍：

慢指针slow一次走1步，快指针F一次走2步，fast刚越界时S刚好走到中间位置，边界条件需具体情况来定制。

边界条件包括快慢指针的起始位置，和循环（遍历）的终止条件，由此来控制慢指针slow的最终落点。

通常边界条件的设置有如下几种情况：

    //为避免段错误，假设前面已有空指针的判断
//边界条件一：
ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
while (fast != null && fast.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;
} //循环结束后，slow跑到mid处(奇数个node)或右半边第一个node处(偶数个node)，fast跑到尾节点或null处//边界条件二：
ListNode slow = head;
ListNode fast = head;
while (fast.next != null && fast.next.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;
} //循环结束后，slow跑到mid处(奇数个node)或左半边最后一个node处(偶数个node)，fast跑到尾节点或null处//边界条件三：
ListNode slow = head.next;
ListNode fast = head;
while (fast.next != null && fast.next.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;
}  //循环结束后，slow跑到右半边第一个节点处（无论奇偶），fast跑到尾节点或倒数第二个节点处//边界条件四：
ListNode slow = head;
ListNode fast = head.next.next;
while (fast != null && fast.next != null) {slow = slow.next;fast = fast.next.next;
} //循环结束后，slow跑到mid前一个位置(偶数个node)，或左半边倒数第二个node处(偶数个node)，fast跑到尾节点或倒数第二个节点处

其中方法二、方法三都用到了快慢指针的技巧

方法一：利用栈

 public static boolean isPalindrome1(ListNode head) {if (head == null || head.next == null) {return true;}Stack<Integer> stk = new Stack<>();ListNode cur = head;while (cur != null) {stk.push(cur.val);cur = cur.next;}cur = head;while (cur != null) {if ( cur.val != stk.pop()) {return false;}cur = cur.next;}return true;}

方法二：栈 + 快慢指针（在方法一的基础上，空间利用减少一半）

    public static boolean isPalindrome2(ListNode head) {if (head == null || head.next == null) {return true;}//快慢指针 slow  fastListNode slow = head.next;ListNode fast = head;while (fast.next != null && fast.next.next != null) {fast = fast.next.next;   slow = slow.next;       }Stack<Integer> stk = new Stack<>();while (slow != null) {stk.push(slow.val);slow = slow.next;}ListNode cur = head;while(!stk.isEmpty()) {if (cur.val != stk.pop()) {return false;}cur = cur.next;}return true;}

方法三：快慢指针 + 反转链表，空间复杂度降为O(1)

//方法三： 反转链表的后半部分        时间复杂度O(N),空间复杂度O(1)public static boolean isPalindrome3(ListNode head) {//find mid node or left mid node by Mr.slow,  find tail-node by Mr.fastListNode n1 = head;  //慢指针ListNode n2 = head;  //快指针while (n2.next != null && n2.next.next != null) {n1 = n1.next;   //n1跑到mid处(奇数个node)或左半边最后一个node处(偶数个node)n2 = n2.next.next;}//反转后半部分的链表的指针指向n2 = n1.next;n1.next = null;ListNode n3 = null;while (n2 != null) {n3 = n2.next;      //记录n2的下一个节点n2.next = n1;      //反转n2的next指向n1 = n2;           //n1移动到下一个n2 = n3;           //n2移动到下一个}n2 = head;  //n2 -> headn3 = n1;    //记录尾节点//判断链表是否为回文boolean res = true;while (n1 != null && n2 != null) {if (n1.val != n2.val) {res = false;break;}n1 = n1.next;n2 = n2.next;}//将原链表后半部分调整回去n2 = n3.next;n3.next = null;while (n2 != null) {n1 = n2.next;       //记录n2的下一个节点n2.next = n3;       //反转n2的next指向n3 = n2;            //n3移动到下一个n2 = n1;            //n2移动到下一个}return res;}

测试：

  public static void main(String[] args) {ListNode L1 = new ListNode(1);PushBack(L1,2);PushBack(L1,3);PushBack(L1,4);printList(L1);System.out.println(isPalindrome3(L1));PushBack(L1,4);PushBack(L1,3);PushBack(L1,2);PushBack(L1,1);printList(L1);System.out.println(isPalindrome3(L1));}public static void PushBack(ListNode head, int val) {ListNode cur = head;ListNode newNode = new ListNode(val);while (cur.next != null) {cur = cur.next;}cur.next = newNode;}public static void printList(ListNode head) {if (head == null) {return;}ListNode cur = head;while (cur.next != null) {System.out.print(cur.val + " -> ");cur = cur.next;}System.out.println(cur.val);}//Definition for singly-linked list.
class ListNode {int val;ListNode next;ListNode() {val = 0;next = null;}ListNode(int val) {this.val = val;this.next = null;}ListNode(int val, ListNode next) {this.val = val;this.next = next;}}

结果如下：

1 -> 2 -> 3 -> 4
false
1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 4 -> 3 -> 2 -> 1
true

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