【C语言】力扣#精析&判断环形链表

/*
 * **************************************************************************
 * ********************                                  ********************
 * ********************      COPYRIGHT INFORMATION       ********************
 * ********************                                  ********************
 * **************************************************************************
 *                                                                          *
 *                                   _oo8oo_                                *
 *                                  o8888888o                               *
 *                                  88" . "88                               *
 *                                  (| -_- |)                               *
 *                                  0\  =  /0                               *
 *                                ___/'==='\___                             *
 *                              .' \\|     |// '.                           *
 *                             / \\|||  :  |||// \                          *
 *                            / _||||| -:- |||||_ \                         *
 *                           |   | \\\  -  /// |   |                        *
 *                           | \_|  ''\---/''  |_/ |                        *
 *                           \  .-\__  '-'  __/-.  /                        *
 *                         ___'. .'  /--.--\  '. .'___                      *
 *                      ."" '<  '.___\_<|>_/___.'  >' "".                   *
 *                     | | :  `- \`.:`\ _ /`:.`/ -`  : | |                  *
 *                     \  \ `-.   \_ __\ /__ _/   .-` /  /                  *
 *                 =====`-.____`.___ \_____/ ___.`____.-`=====              *
 *                                   `=---=`                                *
 * **************************************************************************
 * ********************                                  ********************
 * ********************      				             ********************
 * ********************         佛祖保佑 永远无BUG        ********************
 * ********************                                  ********************
 * **************************************************************************
 */

---

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：

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。

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）

         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：

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：

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~

未经作者同意禁止转载