【LeetCode】 链表相交与环形链表

pua我

面试题 02.07. 链表相交

【LeetCode】 链表相交与环形链表_第1张图片
题意是给出两个链表,得出相加的起始结点,

1.利用头指针遍历链表,先得出各自的链表长度

2.再次初始化头指针,不然会报空指针异常

3.将两个头指针尾对齐

4.怎么得出他们相交呢? 令他们相等,后面的结点也在比较,如果不相等,那就接着循环下一个结点


/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {
        ListNode cura = headA;
        ListNode curb = headB;
        int na = 0 ,nb = 0;

        while(cura != null){
            cura = cura.next;
            na++;
        }
        while(curb!= null){
            curb = curb.next;
            nb++;
        }
        //再次初始化cura和curb
        cura = headA;
        curb = headB;

        if(nb>na){
            while(nb-->na){
                curb = curb.next;
            }
        }else{
            while(na -->nb){
                cura = cura.next;
            }
        }

        while(cura !=null){
            if(cura ==curb){
                return cura;
            }
            cura = cura.next;
            curb = curb.next;
        }
        return null;    
    }
}

142. 环形链表 II

【LeetCode】 链表相交与环形链表_第2张图片

双指针法

思路

这道题目,不仅考察对链表的操作,而且还需要一些数学运算。

主要考察两知识点:

  • 判断链表是否环
  • 如果有环,如何找到这个环的入口

判断链表是否有环

可以使用快慢指针法,分别定义 fast 和 slow 指针,从头结点出发,fast指针每次移动两个节点,slow指针每次移动一个节点,如果 fast 和 slow指针在途中相遇 ,说明这个链表有环。

为什么fast 走两个节点,slow走一个节点,有环的话,一定会在环内相遇呢,而不是永远的错开呢

首先第一点:fast指针一定先进入环中,如果fast指针和slow指针相遇的话,一定是在环中相遇,这是毋庸置疑的。

那么来看一下,为什么fast指针和slow指针一定会相遇呢?

可以画一个环,然后让 fast指针在任意一个节点开始追赶slow指针。

会发现最终都是这种情况, 如下图:

【LeetCode】 链表相交与环形链表_第3张图片

fast和slow各自再走一步, fast和slow就相遇了

这是因为fast是走两步,slow是走一步,其实相对于slow来说,fast是一个节点一个节点的靠近slow的,所以fast一定可以和slow重合。

如果有环,如何找到这个环的入口

此时已经可以判断链表是否有环了,那么接下来要找这个环的入口了。

假设从头结点到环形入口节点 的节点数为x。 环形入口节点到 fast指针与slow指针相遇节点 节点数为y。 从相遇节点 再到环形入口节点节点数为 z。 如图所示:

【LeetCode】 链表相交与环形链表_第4张图片

那么相遇时: slow指针走过的节点数为: x + y, fast指针走过的节点数:x + y + n (y + z),n为fast指针在环内走了n圈才遇到slow指针, (y+z)为 一圈内节点的个数A。

因为fast指针是一步走两个节点,slow指针一步走一个节点, 所以 fast指针走过的节点数 = slow指针走过的节点数 * 2:(x + y) * 2 = x + y + n (y + z)

整理公式之后为如下公式:x = (n - 1) (y + z) + z

注意这里n一定是大于等于1的,因为 fast指针至少要多走一圈才能相遇slow指针。

n =1,意味着fast指针在环形里转了一圈之后,就遇到了 slow指针了。

当 n为1的时候,公式就化解为 x = z

这就意味着,从头结点出发一个指针,从相遇节点 也出发一个指针,这两个指针每次只走一个节点, 那么当这两个指针相遇的时候就是 环形入口的节点

也就是在相遇节点处,定义一个指针index1,在头结点处定一个指针index2。

让index1和index2同时移动,每次移动一个节点, 那么他们相遇的地方就是 环形入口的节点。

总结:

  1. fast=2slow (快指针每次2步,路程刚好2倍)
  2. fast= slow + nz (相遇时,刚好多走了n圈)

推出:s = nz

从head结点走到入环点需要走 : x + nz, 而slow已经走了nz,那么slow再走x步就是入环点了。

如何知道slow刚好走了x步? 从head开始,和slow指针一起走,相遇时刚好就是x步






/**
 * Definition for singly-linked list.
 * class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) {
 *         val = x;
 *         next = null;
 *     }
 * }
 */
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(fast != null &&fast.next != null){
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if(fast == slow){
                ListNode index1 = head;
                ListNode index2 = fast;
                while(index1 != index2){
                    index1  = index1.next;
                    index2 =  index2.next;
                }
                return index2;
            }
            
        }
        return null;
    }
}

【LeetCode】 链表相交与环形链表_第5张图片

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