FasterRunner/SlowerRunner算法检测linkedlist中的loop

本技术博的第一文,为笔者在学习data structure and algorithm过程中的一些心得与总结,纯属复习。

Ctci中linkedlist一节最后一道题:

Detect the loop of a given linkde list and return to the first node of the list.

Faster/Slower算法概述:

我们创建两个指针,从linkedlist第一个node开始向后移动,faster每次移动两个距离,slower每次移动一个距离。这样在一定次数后,两个指针或者相遇,或者有一个走到null跳出list。跳出list表示该list无loop。

现在考虑相遇情况。我们假设linkedlist中有k个nodes在loop之外,则两个指针的变化如下:

1.slower在k次移动后,到达loop起点,此时faster在loop中距离第起点第k个node上(faster移动了2*k个距离)
2.此时slower和faster距离为k,因为是个loop,可以看成faster距离slower(loopsize-k)距离,同时,faster在以1的速度向slower靠近。(faster速度2,slower速度1)在(loopsize-k)次移动之后两指针相遇。
3.相遇时slower移动了loopsize-k距离(进入loop之后),所以slower此时距离loop的起点(loopsoze-loopsize-k)=k,也就是linkedlist第一个元素到loop起点的距离。
4.接下来返回起点就很简单了,两个指针, 一个从相遇点开始,一个从list起点开始,他们相遇的地方就是loop起点(距离都是k)。


算法分析:
linkedList长度k+size,node访问k+(loopsize-k),返回k。复杂度O(n),没有用到其他空间(相比hashmap的方法)

Java 代码:
public static Node detectLoop(Node first){
                Node slower=first;
                Node faster=first;
                while(slower!=null&&faster!=null){
                        slower=slower.getNext();
                        faster=faster.getNext().getNext();
                        if(slower==faster&&slower!=null&&faster!=null){
                                Node a=first;
                                Node b=slower;
                                while(a!=b){
                                        a=a.getNext();
                                        b=b.getNext();
                                }
                                return a;
                                
                        }
                }
                return null;
        }

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