449,快慢指针解决环形链表

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问题描述

给定一个链表,判断链表中是否有环。

为了表示给定链表中的环,我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。

示例 1:

输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

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示例 2:

输入:head = [1,2], pos = 0
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

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示例 3:

输入:head = [1], pos = -1
输出:false
解释:链表中没有环。

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快慢指针解决

判断链表是否有环应该是老生常谈的一个话题了,最简单的一种方式就是快慢指针,慢指针针每次走一步,快指针每次走两步,如果相遇就说明有环,如果有一个为空说明没有环。代码比较简单

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    if (head == null)
        return false;
    //快慢两个指针
    ListNode slow = head;
    ListNode fast = head;
    while (fast != null && fast.next != null) {
        //慢指针每次走一步
        slow = slow.next;
        //快指针每次走两步
        fast = fast.next.next;
        //如果相遇,说明有环,直接返回true
        if (slow == fast)
            return true;
    }
    //否则就是没环
    return false;
}

到这里问题好像并没有结束,为什么快慢指针就一定能判断是否有环。我们可以这样来思考一下,假如有环,那么快慢指针最终都会走到环上,假如环的长度是m,快慢指针最近的间距是n,如下图中所示
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快指针每次走两步,慢指针每次走一步,所以每走一次快慢指针的间距就要缩小一步,在图一中当走n次的时候就会相遇,在图二中当走m-n次的时候就会相遇。


存放到集合中

这题还可以把节点存放到集合set中,每次存放的时候判断当前节点是否存在,如果存在,说明有环,直接返回true,比较容易理解

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    Set<ListNode> set = new HashSet<>();
    while (head != null) {
        //如果重复出现说明有环
        if (set.contains(head))
            return true;
        //否则就把当前节点加入到集合中
        set.add(head);
        head = head.next;
    }
    return false;
}

逐个删除

一个链表从头节点开始一个个删除,所谓删除就是让他的next指针指向他自己。如果没有环,从头结点一个个删除,最后肯定会删完,如下图所示
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如果是环形的,那么有两种情况,一种是o型的,一种是6型的。原理都是一样,我们就看一下o型的
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如上图所示,如果删到最后,肯定会出现head=head.next;

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    //如果head为空,或者他的next指向为空,直接返回false
    if (head == null || head.next == null)
        return false;
    //如果出现head.next = head表示有环
    if (head.next == head)
        return true;
    ListNode nextNode = head.next;
    //当前节点的next指向他自己,相当于把它删除了
    head.next = head;
    //然后递归,查看下一个节点
    return hasCycle(nextNode);
}

总结

这题是很常见的一道题了。来思考这样一个问题,这里的快慢指针是快指针每次走2步,慢指针每次走1步。如果慢指针还是每次走1步,快指针每次走3步能不能判断。或者快指针每次走m步,慢指针每次都n步,并且m≠n,这种情况下能不能判断?
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posted @ 2020-09-15 21:00  数据结构和算法  阅读(120)  评论(0编辑  收藏  举报