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如果让你判断链表中是否有环,你会怎么处理?

 轻语者 2023-08-14 发布于广东

链表是一种常见的数据结构,它由许多节点组成,每个节点包含了一个值以及指向下一个节点的指针。在处理链表问题时,有时需要判断链表中是否有环。如果让你判断链表中是否有环,你会怎么处理呢?这个问题可能看起来很简单,但实际上需要一些技巧和算法来解决。接下来,我们将探讨如何判断链表中是否有环,以及如何应用这个技术来解决实际问题。

最基础的解题思路,是使用Hash集合。先遍历一遍链表,将节点存储到集合中,接着看后面的节点是否和这个集合有碰撞,如果有,那么这个链表就有环,并且碰撞的节点就是环的起始节点。这种方法很简单,但在空间复杂度上较高,需要额外的存储空间。

除此之外,我们还可以使用双指针思想来解决空间复杂度的问题。首先,解决这个问题一共有两步,先是要判断链表中是否有环,然后就是如果有环,找到环的入口位置。

使用快、慢两个指针。在遍历链表的时候,如果链表没有环,那么快指针能够到达表尾,如果这个链表有环,那么慢指针和快指针一定会在某个位置相遇。这就像操场长跑,一个人快一个人慢,只要时间足够,那么快的那个人一定会再次追上慢的那个人的。

即使在快指针在快追上慢指针的时候,快指针刚好跳过去了,两者也不会错过。因为快指针一次走两个节点,慢指针一次走一个节点。当快指针快要追上慢指针的时候,快指针和慢指针的位置有两种情况,一种是距离一个节点,一种是距离两个节点。不会有其它的情况。所以,如果有环,快慢指针一定会相遇。

找到环的起始节点

通过数学关系,我们可以得出先按快、慢指针方式寻找到相遇的位置,然后将两指针一个放在链表的头节点,一个放在相遇的位置,并改为相同速度推进,那么两指针就会在环的起始节点处相遇。

假设快指针已经在环中走了N圈,之后才和慢指针相遇。同时在环中的相遇点是Z点,环的长度为LEN。那么fast指针走过的长度为:a + N * (b + c) + b,slow指针走过的长度就是a + b。同时,fast指针和slow指针还有一个关系,那就是fast指针走过的距离为slow指针的两倍。通过这个关系,就能够说明,从两个指针的相遇位置和整个链表的head节点开始匀速走,最终一定会在环的入口位置处相遇。

综上,双指针思想是一种空间复杂度较低,时间复杂度较低,且易于理解的方法,可以用来解决链表中是否有环的问题,以及找到环的起始节点。

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