【算法与数据结构】142、LeetCode环形链表 II

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一、题目

二、哈希法

  思路分析：这道题也可以用双指针法去解，这里我介绍一种哈希法。利用set集合的值不可重复的特性。首先我们定义一个集合链表指针s1，然后将链表中的每个指针依次放入集合当中，存在循环时就会第二次经过循环的首节点，终止循环然后记录这个节点即可。程序当中insert返回参数是一个对组，对组的第二个元素是bool类型，用来判断是否插入成功。
  程序如下：

class Solution {
public:
	ListNode* detectCycle(ListNode* head) {
		//思路：用哈希表记录走过的结点，当第二次走过某个结点，则为第一个入环的结点
		set<ListNode*> s1;
		ListNode* p = head;
		s1.insert(p);
		while (p != NULL)
		{
			p = p->next;
            if (!s1.insert(p).second) {
                return p;
            }
		}
        return NULL;
	}
};

复杂度分析：

• 时间复杂度： $O(n)$，最坏情况需要遍历链表。
• 空间复杂度：$O(n)$，最坏情况需要链表长度的空间。

三、完整代码

  代码当中构建了一个链表类，写了一个利用数组生成链表ChainGenerator函数（不带循环，不带循环首节点）、链表打印LinkListPrint函数。循环链表CyCleChainGenerator函数参数为循环首节点和首节点位置。找到首节点位置然后插入，再让原来的链表尾节点指向这个循环首节点，循环就生成了。

# include 
# include 
using namespace std;

struct ListNode {
	int val;
	ListNode* next;
	ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
	ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
	ListNode(int x, ListNode* next) : val(x), next(next) {}
};

// 链表类
class MyLinkedList {
public:
    // 构造函数
    MyLinkedList() {
        _FakeNode = new ListNode(0, NULL);    // 虚假头结点
        _size = 0;
    }
    // 成员函数
    void ChainGenerator(int arr[], int len);
    void LinkListPrint(string str); 
    void CyCleChainGenerator(ListNode* CycleFirstNode, int CycleFirstNodeIndex);
    // 成员变量
    int _size;
    ListNode* _FakeNode;
};

void MyLinkedList::ChainGenerator(int arr[], int len) {
    if (_FakeNode->next != NULL) return;
    ListNode* head = new ListNode(arr[0], NULL);
    ListNode* p = head;
    for (int i = 1; i < len; i++) {
        ListNode* pNewNode = new ListNode(arr[i], NULL);
        p->next = pNewNode; // 上一个节点指向这个新建立的节点
        p = pNewNode; // p节点指向这个新的节点
    }
    _FakeNode->next = head;
    _size = len;
}

void MyLinkedList::LinkListPrint(string str) {
    cout << str << endl;
    ListNode* cur = _FakeNode;
    int index = _size;
    while (index-- >0) {
        cout << cur->next->val << ' ';
        cur = cur->next;
    }
    cout << endl;
}

void MyLinkedList::CyCleChainGenerator(ListNode* CycleFirstNode, int CycleFirstNodeIndex) {
    if (CycleFirstNodeIndex > _size) return;
    if (CycleFirstNodeIndex < 0) CycleFirstNodeIndex = 0;
    ListNode* cur = _FakeNode; // 虚结点 
    // 添加循环的第一个节点
    // 需要断开上一一个阶段的链接，从插入位置的上一个索引开始处理
    while (CycleFirstNodeIndex--) {
        cur = cur->next;
    }
    CycleFirstNode->next = cur->next;
    cur->next = CycleFirstNode;
    // 找到尾节点，指向循环第一个节点
    while (cur->next != NULL) {
        cur = cur->next;
    }
    cur->next = CycleFirstNode;
    _size++;
}

class Solution {
public:
	ListNode* detectCycle(ListNode* head) {
		//思路：用哈希表记录走过的结点，当第二次走过某个结点，则为第一个入环的结点
		set<ListNode*> s1;
		ListNode* p = head;
		s1.insert(p);
		while (p != NULL)
		{
			p = p->next;
            if (!s1.insert(p).second) {
                return p;
            }
		}
        return NULL;
	}
};

int main()
{
	int arr[] = { 2 };
	int arr_len = sizeof(arr) / sizeof(int);
    MyLinkedList m1;
    m1.ChainGenerator(arr, arr_len);
    ListNode* CycleFirstNode = new ListNode(1, NULL);
    m1.CyCleChainGenerator(CycleFirstNode, 0);
    m1.LinkListPrint("目标循环链表：");
	Solution s1;
    ListNode* result = s1.detectCycle(m1._FakeNode->next);
    if (result != NULL) {
        cout << "循环第一个节点：" << endl;
        cout << "result->val: " << result->val << endl;
    }
    else {
        cout << "NULL" << endl;
    }    
	system("pause");
	return 0;
}

end