鏈表-leetcode練習題

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

class Solution {

    /**
     * 構建鏈式結構
     *
     * @param head
     * @param position
     */
    private void custructNodeList(ListNode head, int position) {
        int index = 0;
        ListNode currentNode = head;
        ListNode positionNode = null;
        ListNode lastNode = null;
        if (position >= 0) {
            while (currentNode != null) {
                lastNode = currentNode;
                if (index == position) {
                    positionNode = currentNode;
                }
                currentNode = currentNode.next;
                index++;
            }
        }
        if (lastNode != null && positionNode != null) {
            lastNode.next = positionNode;
        }
    }
    
    public boolean hasCycle(ListNode head, int position) {
        custructNodeList(head, position);
        //return hasCycle(head);
        return hasCycle2(head);
    }

    /**
     * 給定一個鏈表，判斷鏈表中是否有環。
     * <p>
     * 爲了表示給定鏈表中的環，我們使用整數 pos 來表示鏈表尾連接到鏈表中的位置
     *（索引從 0 開始）。 如果 pos 是 -1，則在該鏈表中沒有環。
     * <p>
     * 示例 1：
     * <p>
     * 輸入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
     * 輸出：true
     * 解釋：鏈表中有一個環，其尾部連接到第二個節點。
     * <p>
     * 來源：力扣（LeetCode）
     * 鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle
     * 著作權歸領釦網絡所有。商業轉載請聯繫官方授權，非商業轉載請註明出處。
     */
    /**
     * 方法一：已經訪問過的，再次訪問到時存在環
     *
     * @param head
     * @return
     */
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
        Set<ListNode> hasVisited = new HashSet<>();
        while (head != null) {
            ListNode current = head;
            if (hasVisited.contains(current)) {
                return true;
            } else {
                hasVisited.add(current);
            }
            head = head.next;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 快慢指針，相遇則表示存在環
     *
     * @param head
     * @return
     */
    public boolean hasCycle2(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) {
            return false;
        }
        ListNode slow = head;
        ListNode fast = head.next;
        while (slow != fast) {
            if (fast == null || fast.next == null) {
                return false;
            }
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }
        return true;
    }

    public ListNode detectCycle(ListNode head, int position) {
        custructNodeList(head, position);
        return detectCycle(head);
    }

    /**
     * 給定一個鏈表，返回鏈表開始入環的第一個節點。 如果鏈表無環，則返回 null。
     * <p>
     * 爲了表示給定鏈表中的環，我們使用整數 pos 來表示鏈表尾連接到鏈表中的位置
     *（索引從 0 開始）。 如果 pos 是 -1，則在該鏈表中沒有環。
     * <p>
     * 說明：不允許修改給定的鏈表。
     * 示例 1：
     * 輸入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
     * 輸出：tail connects to node index 1
     * 解釋：鏈表中有一個環，其尾部連接到第二個節點。
     * <p>
     * 來源：力扣（LeetCode）
     * 鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii
     * 著作權歸領釦網絡所有。商業轉載請聯繫官方授權，非商業轉載請註明出處。
     */
    /**
     * 記錄是否訪問
     *
     * @param head
     * @return
     */
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        Set<ListNode> visited = new HashSet<ListNode>();
        ListNode node = head;
        while (node != null) {
            if (visited.contains(node)) {
                return node;
            }
            visited.add(node);
            node = node.next;
        }
        return null;
    }

    private ListNode getIntersect(ListNode head) {
        ListNode tortoise = head;
        ListNode hare = head;
        // A fast pointer will either loop around a cycle and meet the slow
        // pointer or reach the `null` at the end of a non-cyclic list.
        while (hare != null && hare.next != null) {
            tortoise = tortoise.next;
            hare = hare.next.next;
            if (tortoise == hare) {
                return tortoise;
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 雙指針
     *
     * @param head
     * @return
     */
    public ListNode detectCycle2(ListNode head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        // If there is a cycle, the fast/slow pointers will intersect at some
        // node. Otherwise, there is no cycle, so we cannot find an e***ance to
        // a cycle.
        ListNode intersect = getIntersect(head);
        if (intersect == null) {
            return null;
        }

        // To find the e***ance to the cycle, we have two pointers traverse at
        // the same speed -- one from the front of the list, and the other from
        // the point of intersection.
        ListNode ptr1 = head;
        ListNode ptr2 = intersect;
        while (ptr1 != ptr2) {
            ptr1 = ptr1.next;
            ptr2 = ptr2.next;
        }

        return ptr1;
    }
}

class ListNode {
    int val;
    ListNode next;

    ListNode(int x) {
        val = x;
        next = null;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "ListNode{" +
                "val=" + val +
                '}';
    }
}

public class MainClass {
    public static int[] stringToIntegerArray(String input) {
        input = input.trim();
        input = input.substring(1, input.length() - 1);
        if (input.length() == 0) {
            return new int[0];
        }

        String[] parts = input.split(",");
        int[] output = new int[parts.length];
        for (int index = 0; index < parts.length; index++) {
            String part = parts[index].trim();
            output[index] = Integer.parseInt(part);
        }
        return output;
    }

    public static ListNode stringToListNode(String input) {
        // Generate array from the input
        int[] nodeValues = stringToIntegerArray(input);

        // Now convert that list into linked list
        ListNode dummyRoot = new ListNode(0);
        ListNode ptr = dummyRoot;
        for (int item : nodeValues) {
            ptr.next = new ListNode(item);
            ptr = ptr.next;
        }
        return dummyRoot.next;
    }

    public static String listNodeToString(ListNode node) {
        if (node == null) {
            return "[]";
        }
        String result = "";
        while (node != null) {
            result += Integer.toString(node.val) + ", ";
            node = node.next;
        }
        return "[" + result.substring(0, result.length() - 2) + "]";
    }

    public static String booleanToString(boolean input) {
        return input ? "True" : "False";
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line;
        while ((line = in.readLine()) != null) {
            ListNode head = stringToListNode(line);
            line = in.readLine();
            int pos = Integer.parseInt(line);
            boolean ret = new Solution().hasCycle(head, pos);
            String out = booleanToString(ret);
//            ListNode ret = new Solution().detectCycle(head, pos);
//            String out = listNodeToString(ret);
            System.out.print(out);
        }
    }
}