解题笔记(30)——找含单链表的环入口点(转网上某位高手的解法)

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        问题1:如何判断单链表中是否存在环(即下图中从结点E到结点R组成的环)?

解题笔记(30)——找含单链表的环入口点(转网上某位高手的解法)_第1张图片

        设一快一慢两个指针(Node *fast, *low)同时从链表起点开始遍历,其中快指针每次移动长度为2,慢指针则为1。则若无环,开始遍历之后fast不可能与low重合,且fast或fast->next最终必然到达NULL;若有环,则fast必然不迟于low先进入环,且由于fast移动步长为2,low移动步长为1,则在low进入环后继续绕环遍历一周之前fast必然能与low重合(且必然是第一次重合)。于是函数可写如下:

[cpp] view plain copy print ?
  1. bool hasCircle(Node* head, Node* &encounter)  
  2. {  
  3.     Node *fast = head, *slow = head;  
  4.     while(fast && fast->next)  
  5.     {  
  6.         fast = fast->next->next;  
  7.         slow = slow->next;  
  8.         if(fast == slow)  
  9.         {  
  10.             encounter = fast;  
  11.             return true;  
  12.         }  
  13.     }  
  14.     encounter = NULL;  
  15.     return false;  
  16. }  
bool hasCircle(Node* head, Node* &encounter) { Node *fast = head, *slow = head; while(fast && fast->next) { fast = fast->next->next; slow = slow->next; if(fast == slow) { encounter = fast; return true; } } encounter = NULL; return false; }

       问题2:若存在环,如何找到环的入口点(即上图中的结点E)?
       解答:如图中所示,设链起点到环入口点间的距离为x,环入口点到问题1中fast与low重合点的距离为y,又设在fast与low重合时fast已绕环n周(n>0),且此时low移动总长度为s,则fast移动总长度为2s,环的长度为r。则
        s + nr = 2s,n>0      ①
        s = x + y               ②
       由①式得  s = nr                 
       代入②式得
       nr = x + y
       x = nr - y                ③
       现让一指针p1从链表起点处开始遍历,指针p2从encounter处开始遍历,且p1和p2移动步长均为1。则当p1移动x步即到达环的入口点,由③式可知,此时p2也已移动x步即nr - y步。由于p2是从encounter处开始移动,故p2移动nr步是移回到了encounter处,再退y步则是到了环的入口点。也即,当p1移动x步第一次到达环的入口点时,p2也恰好到达了该入口点。于是函数可写如下:

[cpp] view plain copy print ?
  1. Node* findEntry(Node* head, Node* encounter)  
  2. {   
  3.     Node *p1 = head, *p2 = encounter;  
  4.     while(p1 != p2)  
  5.     {  
  6.         p1 = p1->next;  
  7.         p2 = p2->next;  
  8.     }  
  9.     return p1;  
  10. }  

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