【C语言】力扣#精析&判断环形链表

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目录

(一)环形链表I

 (1)追随思路分析

(2)快慢指针解围

(二)环形链表II

 (1)思路分析


正文开始

(一)环形链表I

        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 。

示例 1:

【C语言】力扣#精析&判断环形链表_第1张图片

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:

【C语言】力扣#精析&判断环形链表_第2张图片

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。

提示:

  • 链表中节点的数目范围是 [0, 10000]
  • -100000 <= Node.val <= 100000
  • pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

进阶:你能用 O(1)(即,常量)内存解决此问题吗?

 (1)追随思路分析

         通过审题,我们知道链表是不一定有环的;其次,如果链表有环,那么成环的节点个数是不确定的:(两个界限是循环链表和链表尾部成环)

【C语言】力扣#精析&判断环形链表_第3张图片

【C语言】力扣#精析&判断环形链表_第4张图片

         当链表不成环,可以创建pcur指针从第一个节点来遍历链表

struct ListNode* pcur = head;
while(pcur)
{
    pcur = pcur->next;
}

return pcur;

由于单链表最后一个节点指向空,所以最后pcur会为NULL,循环会停下来。

        但是当链表成环,pcur如果还用上面的这种写法,pcur是停不下来的,会导致死循环。这解决判断链表是否成环的问题后,又带来了新的问题:

        进程停不下来,自然无法返回任何值! 

自然也就无法返回ture或者false了。

 这时,我们不妨思考一下:

有环与无环到底有什么区别?表现出来有什么不同?

        无环,最简单的while(pcur)思路甚至就可以停下来;有环,意味着停不下来,停不下来,但是,在无尽的循环中,总要有一些变化吧!这个变化,就是对速度的积分——路程!

 

(2)快慢指针解围

         

        快慢指针是一种常用的算法技巧,通常用于解决链表相关的问题。快慢指针指的是在遍历链表时,使用两个指针分别以不同的速度移动,从而达到某种特定的目的。

        在具体的应用中,快慢指针有不同的用法和含义。下面介绍几种常见的应用场景:

  1. 判断链表是否有环:使用快慢指针遍历链表,如果快指针和慢指针最终相遇,则说明链表中存在环。

  2. 查找链表的中间节点:使用快慢指针遍历链表,快指针每次移动两步,慢指针每次移动一步,当快指针到达链表末尾时,慢指针指向的节点即为链表的中间节点。

  3. 判断链表的回文性:使用快慢指针遍历链表,同时使用一个栈来保存慢指针遍历过的节点值。当快指针到达链表末尾时,慢指针指向链表中间节点。然后将慢指针继续往前遍历,同时从栈中取出节点值进行比较,如果都相等,则链表为回文。

  4. 寻找链表倒数第k个节点:使用快慢指针遍历链表,让快指针先移动k个位置,然后快慢指针同时向前移动,当快指针到达链表末尾时,慢指针指向的节点即为倒数第k个节点。

        总结来说,快慢指针是一种非常简单有效的算法技巧,可以用于解决链表相关问题中的一些特定需求,如判断环、寻找中间节点、寻找倒数第k个节点等。使用快慢指针可以将时间复杂度从O(n^2)降低到O(n),提高算法的效率。

        我们让快指针一次走两步,慢指针一次走一步,当两个指针都进入环后,快指针最终会追上慢指针,这可以作为while终止的条件;

环形链表I代码实现如下:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */

 typedef struct ListNode LS;
bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    LS *fast = head;
    LS *slow = head;

    while(fast && fast->next)
    {
        fast = fast->next->next;
        slow = slow->next;
        if(fast == slow)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;

}

 


(二)环形链表II

        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。

示例 1:

【C语言】力扣#精析&判断环形链表_第5张图片

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

示例 2:

【C语言】力扣#精析&判断环形链表_第6张图片

输入:head = [1,2], pos = 0
输出:返回索引为 0 的链表节点
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:返回 null
解释:链表中没有环。

提示:

  • 链表中节点的数目范围在范围 [0, 10000] 内
  • -100000 <= Node.val <= 100000
  • pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

进阶:你是否可以使用 O(1) 空间解决此题?

 (1)思路分析

        与第一题相似,要求判断链表是否带环;也是第一题的深入,要求返回环的起始节点;


        在思考一番无果后,我们不妨先仔细想一想这个问题:

        为什么慢指针一次走一步,快指针一次走两步?这样走,慢一定会追上快吗?

        如果慢指针走一步,快指针走三步呢?这样能相遇吗?

        满指针走两步,快指针走三步呢?

这里先留作思考,如果你想要弄个明白,首先推荐自己分析,其次第二题的详细分析在下篇。


 完~

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