【数据结构】有关环形链表题目的总结

文章目录

  • 引入 - 快慢指针
  • 思考 - 快慢指针行走步数
  • 进阶 - 寻找环形链表的头

    引入 - 快慢指针

    141-环形链表 - Leetcode

    关于这道题,大家可以利用快慢指针,一个每次走两步,一个每次走一步,只要他们有一次相撞了就代表说这是一个链表

    为了更好的理解我们可以代入下图

    我们假设slow进环的时侯,fast已经走了C(环形区域的总长度)-N步了,那么它就距离slow刚刚好N步于是乎没进行一次移动,即fast往前走2步,slow往前走一步,那么它们之间的距离就是N-1步以此类推直到0步

    所以这一题的解答代码就是

    /**
     * Definition for singly-linked list.
     * struct ListNode {
     *     int val;
     *     struct ListNode *next;
     * };
     */
     typedef struct ListNode ListNode;
    bool hasCycle(struct ListNode *head) { if(head == NULL)
            return false;
        ListNode *fast = head, *slow = head;
        while(fast && fast->next)
        { fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if(slow == fast)
                return true;
        }
        return false;
    }
    

    思考 - 快慢指针行走步数

    根据上面快指针一次走步,慢指针一次走一步,我们可以得到结果并知晓原理

    但如果快指针一次走的是步呢,结果还会一样吗。

    为此,我们不妨罗列一下三步的情况

    假设一次走三步,我们在不分 C(环形区域的总长度) 的情况下,它们之间的距离就会是N -> N-2 -> N-4 -> …

    因为不分奇偶就无法得出最后结果,所以我们可以得到下面这个分类讨论

    即:

    我们发现一旦 C(环形区域的总长度) 为奇数的话,就会导致最后快指针比慢指针多走了一步,这就会导致,追不上吗,

    但真的会这样吗

    大家肯定会反应过来, C(环形区域的总长度) 的总长度是不会变的,变得只是快慢指针之间的距离,如果在进行一次循环我们可以将 N 的初始值看成 C-1 了,而N每次移动都需要 -2,并且 C 为奇数,因此这一次,就可以看成偶数的这种情况了,这样就能抓到了

    同样的我们如果将这种情况以数学公式表示

    这是快指针步数为3的情况,为4,为5的讨论情况也差不多这样,无非就是再讨论一下,这里就不赘述了


    进阶 - 寻找环形链表的头

    142 - 环形链表Ⅱ - Leetcode

    乍一看,这道题与上面一道题基本一样,但是细看我们会发现这里返回开始入环的第一个节点,所以还是需要思考

    如果有环的话,创建两个指针,一个指针从head节点开始,另一个指针从相遇点meet开始,两个指针每次都走一步,两个指针相遇的点就是链表入环的第一个节点。

    因此在上面引入那道题的基础上我们需要增进一步

    即为L距离就等于meet在环中转x-1圈,再走C-N,所以说meet和head的相遇点一定是链表入环的第一个节点。

    /**
     * Definition for singly-linked list.
     * struct ListNode {
     *     int val;
     *     struct ListNode *next;
     * };
     */
    typedef struct ListNode ListNode;
    struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) { if(head == NULL)
            return NULL;
        ListNode *fast = head, *slow = head;
        while(fast && fast->next)
        { fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if(slow == fast)
            { ListNode* phead = head;
                ListNode* meet = slow;
                while(phead != meet)
                { phead = phead->next;
                    meet = meet->next;
                }
                return meet;
            }
        }
        return NULL;
    }