LeetCode 141. 环形链表 | Python

141. 环形链表

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题目

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给定一个链表，判断链表中是否有环。

为了表示给定链表中的环，我们使用整数 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。

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

进阶：

• 你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

解题思路

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思路：哈希表、快慢指针

在这里，我们直接看示例，如果链表存在环，那么某一个结点被访问的次数将不止一次。

哈希表

那么，我们使用哈希表来存储访问的节点，判读依据如下：

• 当某个结点在被访问时，发现存在于哈希表中，那么我们可以判断该链表为环形链表。
• 否则继续访问，直至结点为空。

具体的代码见【代码实现 # 哈希表】

快慢指针

题目最后进阶部分，提出是否能够用常量空间复杂度解决问题。因为前面的方法，定义哈希表存储需要额外的空间。

在这里，我们用快慢指针的思路来解决。具体如下：

• 定义两个指针 p、q，其中一个快指针 p 每次移动两步，慢指针 q 每次移动一步；
• 如果不存在环，那么快指针会先一步到达尾部，那么我们就可以返回 False；
• 如果存在环，那么快指针将会再次到达链表的某个结点，最终快慢指针将会重合，返回 True。

具体的代码见【代码实现 # 快慢指针】

代码实现

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# 哈希表
# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool:
        hash_map = {}
        
        # 结点非空时
        while head:
            # 先判断结点是否已经存在于哈希表中
            # 存在，则表示存在环
            if head in hash_map:
                return True
            # 记录访问的节点，访问过都标记为 1
            hash_map[head] = 1
            head = head.next
        
        return False

# 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: ListNode) -> bool:
        # 定义快慢指针
        # 快指针 p 每次移动两步，慢指针 q 每次移动一步
        p = head
        q = head
        
        while p and p.next:
            q = q.next
            p = p.next.next
            if p == q:
                return True
        return False

实现结果

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