1.判断单链表是否有环
给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环。
如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。注意:pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环 ,则返回 true 。 否则,返回 false 。
使用hash表标记法
遍历一次链表,用hash表记录已访问的链表,如果遍历中第二次出现已访问的元素,则证明存在环
快慢指针
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
# def __init__(self, x):
# self.val = x
# self.next = None
class Solution:
def hasCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> bool:
if not head:
return False
# 构建虚拟节点
dummy = ListNode()
dummy.next = head
# 慢指针一次走一步,快指针一次走两步
slow = dummy.next
fast = dummy.next.next
while slow != fast:
# 若无环,则快指针必然会先到达链表尾部
if not fast or not fast.next:
return False
slow = slow.next
fast = fast.next.next
return True
2.寻找环的入口
给定一个链表的头节点 head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。
如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 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。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。
不允许修改 链表。
哈希表
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
# def __init__(self, x):
# self.val = x
# self.next = None
class Solution:
def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
exists = dict()
while head:
if head in exists:
return head
exists[head] = 1
head = head.next
return None
快慢指针
设链表中环外部分的长度为 a。
slow指针进入环后,又走了 b 的距离与fast 相遇。
此时,fast 指针已经走完了环的 n 圈,因此它走过的总距离为 a+n(b+c)+b=a+(n+1)b+nc
根据题意,任意时刻,fast 指针走过的距离都为slow 指针的 2 倍。因此,有:
a+(n+1)b+nc=2(a+b) ⟹ a=c+(n−1)(b+c)
有了 a=c+(n-1)(b+c) 的等量关系,我们会发现:
从相遇点到入环点的距离加上 n-1圈的环长,恰好等于从链表头部到入环点的距离。
因此,当发现slow 与 fast 相遇时,我们再额外使用一个指针p。起始,它指向链表头部;随后,它和slow 每次向后移动一个位置。最终,它们会在入环点相遇。
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
# def __init__(self, x):
# self.val = x
# self.next = None
class Solution:
def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
if not head:
return None
dummy = ListNode()
dummy.next = head
slow = dummy.next
fast = dummy.next.next
p = dummy
# 当slow和fast相遇时,p和slow继续前进后一定会在环入口处相遇
while slow:
if not fast or not fast.next:
return None
slow = slow.next
fast = fast.next.next
if slow == fast:
while p != slow:
p = p.next
slow = slow.next
return p
return None