题目大意
给你一个链表,要求判断是否有环,若有环,找出环的入口结点。
142. 环形链表 II
判断是否有环
判环比较简单,用一个一次走一个结点的快指针,和一个一次走一个结点的慢指针同时遍历链表,若两指针相遇则链表有环,若两指针有一遇到NULL则无环。重点在于如何找到环的入口结点。
找环的入口结点
解法一:Hash+遍历
用一个指针遍历链表,将经过的所有结点都加入hashmap中,遇到重复的结点即为有环,且环入口结点就是该重复结点。代码略。
解法二:快慢指针
快慢指针的解法相同,但是推导或者说证明的思路会有差异。
思路一
代码随想录里的思路,也是常规证明思路,视频讲解:链表:6.环形链表||
思路二
我自己的推导思路,相对比较直观,但是过程比较繁琐。
设链表头结点到环入口结点的距离为x,环周长为c,快指针f,慢指针s,f一次走两个结点,s一次走一个结点。
此处我参考了直线匀速运动的追及问题。当快指针f到达环入口结点时,f刚好走了长度为x的路程,而s刚好在x/2处(f的速度是s的两倍),记此时刻为时刻一;
当s到达环入口结点时,s相对于时刻一继续走了x/2,而f则是相对于时刻一在环上走了x的路程,注意,此处x可能大于环长,即f可能此时可能已经在环上走了n圈s才刚到达环入口,记此时刻为时刻二;
在时刻二,s在环入口,f在环上走了x(要是c小于x怎么办?也即f在环上绕了很多圈的情况,其实并不影响,因为这个x始终说的都是追及距离,也就是f追上s要往前走的距离,毕竟f不可能倒退),即f此时在环上还没有走满一圈,那么此时f还要走 c-x 才能到达环的入口,也即此时f与s的距离为c-x(追及距离,即只考虑f往前走),类比匀速直线运动的追及问题,f的速度是s的两倍,可以推出在时刻二后,f追上s时,s在环上恰好走了c-x,记此时刻为时刻三,时刻三即为f与s相遇的时刻。
在时刻三,s与f相遇,此时相比时刻二,s在环上走了c-x,那么s还要继续往前走 c-(c-x),即x, 才能走满一圈重新到达环的入口,也就是说,到此可以推导出:f与s第一次相遇的点y,到环入口结点的距离(追及距离,只考虑指针往前走的距离)为x。
那么,接下来只要我们用一个指针指向相遇点y,一个指针指向链表头结点,将两个指针同时往前移动,当两指针相遇时,即找到环的入口结点。
证明过程中分的时刻一二三只是为了稍微严谨一些,实际上如果读者跟着文字用纸画出来理解的话这个思路很简单易懂,这个思路有一个很重要的参考是直线匀速运动的追及问题:当a的速度为b的两倍时,若a在b后方c米处,二人同时起跑,则最终b会在距离a起点处2c的距离被a追上,也即b会在跑了c米时被追上。
代码
ListNode *detectCycle(ListNode *head) {if(head == NULL || head->next == NULL)return NULL;ListNode*f = head, *s = head;ListNode* met = NULL; //指向相遇结点while(f && f->next){f = f->next->next;s = s->next;if(s == f){met = s;break;}}//无环if(met == NULL)return NULL;//找环入口s = head;while(s != met){s = s->next;met = met->next;}return s;}