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(转)如何判断链表中是否有环
阅读量:5748 次
发布时间:2019-06-18

本文共 2153 字,大约阅读时间需要 7 分钟。

今天面试被问住了,很惭愧啊,回来上网查了一下思路。自己写了点程序。

1.如何判断是否有环?如果有两个头结点指针,一个走的快,一个走的慢,那么若干步以后,快的指针总会超过慢的指针一圈。

2.如何计算环的长度?第一次相遇(超一圈)时开始计数,第二次相遇时停止计数。

3.如何判断环的入口点:碰撞点p到连接点的距离=头指针到连接点的距离,因此,分别从碰撞点、头指针开始走,相遇的那个点就是连接点。

为什么呢?需要一个简单的计算过程:

(1)当fast与slow相遇时,show肯定没有走完链表,而fast已经在还里走了n(n>= 1)圈。假设slow走了s步,那么fast走了2s步。fast的步数还等于s走的加上环里转的n圈,所以有:
2s = s + nr。因此,s = nr。
(2)设整个链表长为L,入口据相遇点X,起点到入口的距离为a。因为slow指针并没有走完一圈,所以:
a + x = s,带入第一步的结果,有:a + x = nr = (n-1)r + r = (n-1)r + L - a;即:
a = (n-1)r + L -a -x;
这说明:从头结点到入口的距离,等于转了(n-1)圈以后,相遇点到入口的距离。因此,我们可以在链表头、相遇点各设一个指针,每次各走一步,两个指针必定相遇,且相遇第一点为环入口点。

也许大家有一个问题,就是为什么“当fast与slow相遇时,show肯定没有走完链表”。这个问题比较坑,我也没有找到很好的证明。不过大家自己画几个试试,会发现的确是这样。

4.如何判断两个链表(不带环)是否相交?将其中的一个链表首尾相连,然后判断另一个链表是否带环即可。这个比较简单,程序就省略了。

两个链表相交,那么他们一定有着相同的尾结点。因此实现思路:分别遍历了两个链表,记录他们的尾结点,如果他们的尾结点相同,那么这两个链表相交,否则不相交。(下图清晰直观)

 

 如果判断两个单链表有交?第一个交点在哪里?

    这个问题画出图,就可以很容易转化为前面的题目。

    

    将其中一个链表中的尾节点与头节点联系起来,则很容发现问题转化为问题3,求有环的链表的第一个在环里的节点。

 

[cpp] 
 
  1. #include <stdio.h>  
  2.   
  3. typedef struct Node  
  4. {  
  5.     int val;  
  6.     Node *next;  
  7. }Node,*pNode;  
  8.   
  9.   
  10.   
  11. //判断是否有环  
  12. bool isLoop(pNode pHead)  
  13. {  
  14.     pNode fast = pHead;  
  15.     pNode slow = pHead;  
  16.     //如果无环,则fast先走到终点  
  17.     //当链表长度为奇数时,fast->Next为空  
  18.     //当链表长度为偶数时,fast为空  
  19.     while( fast != NULL && fast->next != NULL)  
  20.     {  
  21.   
  22.         fast = fast->next->next;  
  23.         slow = slow->next;  
  24.         //如果有环,则fast会超过slow一圈  
  25.         if(fast == slow)  
  26.         {  
  27.             break;  
  28.         }  
  29.     }  
  30.   
  31.     if(fast == NULL || fast->next == NULL  )  
  32.         return false;  
  33.     else  
  34.         return true;  
  35. }  
  36.   
  37. //计算环的长度  
  38. int loopLength(pNode pHead)  
  39. {  
  40.     if(isLoop(pHead) == false)  
  41.         return 0;  
  42.     pNode fast = pHead;  
  43.     pNode slow = pHead;  
  44.     int length = 0;  
  45.     bool begin = false;  
  46.     bool agian = false;  
  47.     while( fast != NULL && fast->next != NULL)  
  48.     {  
  49.         fast = fast->next->next;  
  50.         slow = slow->next;  
  51.         //超两圈后停止计数,挑出循环  
  52.         if(fast == slow && agian == true)  
  53.             break;  
  54.         //超一圈后开始计数  
  55.         if(fast == slow && agian == false)  
  56.         {             
  57.             begin = true;  
  58.             agian = true;  
  59.         }  
  60.   
  61.         //计数  
  62.         if(begin == true)  
  63.             ++length;  
  64.           
  65.     }  
  66.     return length;  
  67. }  
  68.   
  69.   
  70. //求出环的入口点  
  71. Node* findLoopEntrance(pNode pHead)  
  72. {  
  73.     pNode fast = pHead;  
  74.     pNode slow = pHead;  
  75.     while( fast != NULL && fast->next != NULL)  
  76.     {  
  77.   
  78.         fast = fast->next->next;  
  79.         slow = slow->next;  
  80.         //如果有环,则fast会超过slow一圈  
  81.         if(fast == slow)  
  82.         {  
  83.             break;  
  84.         }  
  85.     }  
  86.     if(fast == NULL || fast->next == NULL)  
  87.         return NULL;  
  88.     slow = pHead;  
  89.     while(slow != fast)  
  90.     {  
  91.         slow = slow->next;  
  92.         fast = fast->next;  
  93.     }  
  94.   
  95.     return slow;  
  96. }  

 

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