C/C++ BM6判断链表中是否有环

news2024/10/1 7:29:57

文章目录

前言
题目
解决方案一
- 1.1 思路阐述
- 1.2 源码
解决方案二
- 2.1 思路阐述
- 2.2 源码
总结

前言

做了一堆单链表单指针的题目，这次是个双指针题，这里双指针的作用非常明显。

题目

判断给定的链表中是否有环。如果有环则返回true，否则返回false。

数据范围：链表长度 0≤n≤10000，链表中任意节点的值满足 ∣val∣<=100000
要求：空间复杂度 O(1)，时间复杂度 O(n)

输入分为两部分，第一部分为链表，第二部分代表是否有环，然后将组成的head头结点传入到函数里面。-1代表无环，其它的数字代表有环，这些参数解释仅仅是为了方便读者自测调试。实际在编程时读入的是链表的头节点。

例如输入{3,2,0,-4},1时，对应的链表结构如下图所示：
在这里插入图片描述
示例1
输入：{3,2,0,-4},1
返回值：true
说明：第一部分{3,2,0,-4}代表一个链表，第二部分的1表示，-4到位置1（注：头结点为位置0），即-4->2存在一个链接，组成传入的head为一个带环的链表，返回true

示例2
输入：{1},-1
返回值：false
说明：第一部分{1}代表一个链表，-1代表无环，组成传入head为一个无环的单链表，返回false

示例3
输入：{-1,-7,7,-4,19,6,-9,-5,-2,-5},6
返回值：true

解决方案一

1.1 思路阐述

采用双指针法。

对于一个链表，链表中的节点的值可能会相同，所以我们很难通过值来判断是否有环。但是在链表中，每一个链表节点在内存中的地址是不一样的，所以我们比较节点与节点之间的地址信息。

双指针法：一个指针fast每次间隔一个节点进行遍历，一个指针slow每次按序遍历。通常，间隔遍历的指针fast会首先到达链表表尾，或者表尾的下一个指针即nullptr。那么如果对于有环的情况，fast会再次回到它所指的前面的节点；slow指针按序遍历，依次前进一个，如果链表没有环，那么slow和fast都会到达链尾。如果有环，fast一定会到达slow所指的节点位置。

这里打个比方，A和B同时在400m跑道上赛跑，A跑得快，B跑的慢。同时起跑，A跑的比B快，AB之间的距离不断拉大，A到后面超过B一圈了，那么超过B一圈的时候，A和B又在跑道上碰上了。这就是我上面写的如果有环，fast一定会到达slow所指的节点位置。

对于循环的终止条件：我们只需要判断fast指针是否遍历到链尾或者链尾的后一个节点空指针。

1.2 源码

#include <cstddef>
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if(!head)
            return false;

        ListNode *fast=head;
        ListNode *slow=head;
		//这里nullptr和NULL效果一样，但在某些地方有点不同，可以查一下互联网
        //while (fast!=nullptr&&fast->next!=nullptr) {
        while (fast!=NULL&&fast->next!=NULL) {

            fast=fast->next->next;
            slow=slow->next;

            if(fast==slow)
                return true;
        }
        return false;
    }
};

解决方案二

2.1 思路阐述

思路一是用双指针，思路二就是哈希了。

在C++中的STL有一个set容器，在C++中，std::set 是标准模板库（STL）中的一个容器，它是一个有序的关联容器，用于存储不重复的元素。每个元素在 std::set 中都有唯一的键值，而且它们按照升序进行排序。

所以刚才我们提到的比较节点是比较内存地址而非值，所以我们在set中存放的应该是ListNode *。

接下来的事情就很简单了，我每次存一个内存地址，如果出现内存地址相同的情况，那就是有环。

2.2 源码

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        std::set<ListNode*> node_set;
        while(head)
        {
        //如果查找head节点对应的内存地址找到相同的了，并且这个地址不是set的最后一个元素，那么就是有环
            if(node_set.find(head)!=node_set.end())
            {
                return true;
            }
            node_set.insert(head);
            head=head->next;
             
        }
        return false;
         
    }
};