链表OJ题【环形链表】（3）

news2024/11/17 21:18:30

环形问题的思考

❓Q1

❓Q2

🙂Q2

❓Q3

❓Q4

8.环形链表

9.环形链表Ⅱ

今天接着链表的经典问题环形问题。大家一定要自己动手多写写。🙂

快慢指针（保持相对距离/保持相对速度）
野指针
考虑为NULL的情况
带环链表：尾节点的next指向链表中的任意点（甚至可能指向它自己）
循环条件
结论

环形问题的思考

假设现有一个链表是带环的，请你做出如下思考和证明！（环形链表如下）

❓Q1

slow一次走1步，fast一次走2步，他们一定会相遇吗？（slow在走满一圈之前)

假设链表带环，两个指针最后都会进入环，快指针先进环，慢指针后进环。当慢指针刚进环时，可能就和快指针相遇了，最差情况下两个指针之间的距离刚好就是环的长度。此时，两个指针每移动一次，之间距离缩小一步，不会出现每次刚好是套圈的情况。

因此：在满指针走到一圈之前，快指针肯定是可以追上慢指针的，即相遇

❓Q2

slow一次走1步，fast一次走3步，他们一定会相遇吗？

如果N是偶数第一圈就直接追上了。
如果N是奇数，C是奇数，C-1是偶数，第二圈也追上了。
如果N是奇数，C是偶数，C-1是奇数，永远追不上。
N是slow开始入环，fast的最初开始追击的距离。
C是环的长度。

🙂Q2

在上面的基础上，请问N是奇数，C是偶数，C-1是奇数这个条件是否成立。请证明！

起点到入环的距离：L
N是slow开始入环，fast的最初开始追击的距离。
环的长度：C
slow每次走1步
fast每次走3步
关键点：从开始位置到slow入环的路程，速度是3倍关系，同一时间段，路程是3倍的关系。
结论：N是奇数，C是偶数，C-1是奇数这个条件不成立。

❓Q3

slow一次走n步，fast一次走m步，他们一定会相遇吗？(m>n>1)

如果 N%(m-n) == 0 第一圈就直接追上了。
如果 N%(m-n) == x 第一圈也追不上了。
如果 (C-x)%(m-n) == 0 第二圈就追上了。
如果 (C-x)%(m-n) ！= 0 永远追不上了。
N是slow开始入环，fast的最初开始追击的距离。
C是环的长度。

❓Q4

请证明：

让一个指针slow从链表起始位置开始遍历链表，同时让一个指针fast从判环时相遇点的位置开始绕环运行，注意slow每次走1步，fast每次走1步，最终肯定会在入口点的位置相遇。

起点到入环的距离：L
入口点到相遇点：X
环的长度：C
slow每次走1步
fast每次走2步
关键点：从起始点到相遇点路程。速度是二倍关系。同一时间段，路程也是2倍的关系。
结论：一个指针从相遇点开始走，一个指正从头开始走，他们会在入口点相遇

8.环形链表

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 。

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。

【快慢双指针】

思路：快慢指针，即慢指针一次走一步，快指针一次走两步，两个指针从链表其实位置开始运行，
如果链表带环则一定会在环中相遇，否则快指针率先走到链表的末尾。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
bool hasCycle(struct ListNode *head) 
{
    struct ListNode *faster=head;
    struct ListNode *slow=head;
    //一起走faster走2步 slow走1步--保持相对速度
    while(faster && slow && faster->next)
    {
        faster=faster->next->next;
        slow=slow->next;
        if(slow == faster)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

//另外写法

bool hasCycle(struct ListNode *head) 
{
    struct ListNode *faster=head;
    struct ListNode *slow=NULL;
    if(head == NULL)
    {
        return false;
    }
    while(faster != slow)
    {
        if(slow == NULL)
        {
            slow=head;
        }
        if(faster == NULL || faster->next == NULL)
        {
            return false;
        }
        faster=faster->next->next;
        slow=slow->next;
    }
    return true; 
}

9.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。

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。

【快慢指针】

找到相遇的地方
让一个指针slow从链表起始位置开始遍历链表，同时让一个指针fast从判环时相遇点的位置开始绕环运行，注意slow每次走1步，fast每次也走1步，最终会在入口点的位置相遇。（结论）

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) 
{
    struct ListNode *slow=head;
    struct ListNode *fast=head;
    struct ListNode *meet=NULL;
    while(fast && fast->next)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
        if(fast == slow)
        {
            slow=head;
            while(fast != slow)
            {
                slow=slow->next;
                fast=fast->next;
            }
            return fast;
        }
    }
    return NULL;
}

【链表的相交】