【題目記錄】鏈表環的問題

1.判斷鏈表是否有環:

    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if(head==nullptr)
            return false;
        ListNode *slow=head;
        ListNode *fast=head;
        while(fast && fast->next){
            slow=slow->next;
            fast=fast->next->next;
            if(fast && slow==fast)
                return true;
        }
        return false;
    }

或者 

        while(fast!=slow){
 
            if(fast.next!=nullptr && fast.next.next!=nullptr){
 
                fast=fast->next->next;
 
                slow=slow->next;
 
            }else{
 
                //沒有環,返回
 
                return NULL;
 
            }

2

.統計環中元素個數

看下面推導過程可知,黑色部分長度等於橙色部分長度,因此從起點走到相遇點的長度就是環的長度。

//      得到環中的節點個數
        int nodesInLoop=1;
        ListNode p1=meetingNode;
        while(p1.next!=meetingNode){
            p1=p1.next;
            ++nodesInLoop;
        }

3.求出環的入口節點

假設x爲環前面的路程(黑色路程),a爲環入口到相遇點的路程(藍色路程,假設順時針走), c爲環的長度(藍色+橙色路程)

當快慢指針相遇的時候:

此時慢指針走的路程爲Sslow = x + m * c + a
快指針走的路程爲Sfast = x + n * c + a
2 Sslow = Sfast
2 * ( x + m*c + a ) = (x + n *c + a)
從而可以推導出:
x = (n - 2 * m )*c - a
= (n - 2 *m -1 )*c + c - a
即環前面的路程 = 數個環的長度(爲可能爲0) + c - a
什麼是c - a?這是相遇點後,環後面部分的路程。(橙色路程)
所以,我們可以讓一個指針從起點A開始走,讓一個指針從相遇點B開始繼續往後走,
2個指針速度一樣,那麼,當從原點的指針走到環入口點的時候(此時剛好走了x)
從相遇點開始走的那個指針也一定剛好到達環入口點。
所以2者會相遇,且恰好相遇在環的入口點。

最後,判斷是否有環,且找環的算法複雜度爲:

時間複雜度:O(n)

空間複雜度:O(1)

    public ListNode EntryNodeOfLoop(ListNode pHead){
 
        ///
 
        if(pHead==null|| pHead.next==null|| pHead.next.next==null)return null;
 
        ListNode fast=pHead.next.next;
 
        ListNode slow=pHead.next;
 
        /////先判斷有沒有環
 
        while(fast!=slow){
 
            if(fast.next!=null&& fast.next.next!=null){
 
                fast=fast.next.next;
 
                slow=slow.next;
 
            }else{
 
                //沒有環,返回
 
                return null;
 
            }
 
        }
 
        //循環出來的話就是有環,且此時fast==slow.
 
        fast=pHead;
 
        while(fast!=slow){
 
            fast=fast.next;
 
            slow=slow.next;
 
        }
 
        return slow;
 
    }

 

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