142. Linked List Cycle II

题目描述:给一个链表,判断其中环的起始结点,若没有环则返回null。要求不改变链表,空间复杂度O(1)。

分析:这题与141题是同一个算法引出的一系列问题,即Floyd判圈算法,又称龟兔赛跑算法,可以在有限状态机、迭代函数或者链表上判断是否存在环,并求出该环的起点与长度的算法。

算法的核心思想是设置快慢指针,例如设fast指针的速度是slow指针的2倍,若两指针能相遇则说明有环,否则无环。

例如有环链表如下图:



算法可以解决的问题有:

  1. 判断链表中是否有环,即141题。
  • 若就是一个循环链表,即Y点与X点是同一点,链表的尾结点链到头结点,此时由于fast指针速度是slow指针的2倍,故起点就是两者相遇点,每当slow指针回到起点则相遇,因为slow指针每走一圈即fast指针正好走两圈。

  • 若是像上图的一般情况,则当slow指针到达Y处时fast指针已经绕圈走了一段距离,故不一定会在Y处相遇。列方程可得这是一个只与时间有关的方程,即过一段时间一定可以相遇。

  • 若两指针在fast走到末尾还未相遇,则说明无环。

  1. 计算环的长度。
  • 第一种方法:第一次相遇后,让slow继续走,记录到下次遇到fast时,即到达Z点时,slow走过的结点数。此时slow走了一圈,正好还在Z点相遇。

  • 第二种方法:设环的长度为L,第一次相遇时slow走过的距离:a+b,fast走过的距离:a+b+c+b。因为fast的速度是slow的两倍,所以fast走的距离是slow的两倍,有 2(a+b) = a+b+c+b,得到a=c。发现L=b+c=a+b,也就是说,从一开始到二者第一次相遇,走过的结点数就等于环的长度。

  1. 找到环中第一个节点,即Y点。
    根据结论a=c,让两个指针分别从X和Z开始走,每次走一步,则正好会在Y相遇,也就是环的第一个节点。

  2. 将有环的链表变成单链表(解除环)
    在上一个问题的最后,将c段中Y点之前的结点与Y的链接切断即可。

  3. 判断两个单链表是否有交点,并找到第一个相交的结点。

  • 先判断两个链表是否有环,如果一个有环一个没环,肯定不相交;如果两个都没有环,则判断两个列表的尾部是否相等;如果两个都有环,判断一个链表上的Z点是否在另一个链表上。

  • 分别计算两个链表的长度len1,len2,假设链表1较长,首先对较长的链表遍历len1 - len2个结点到结点p,此时结点p与链表2头结点到两者相交的结点的距离相同,在此时同时遍历两个链表,直到相遇的结点为止,这个结点就是相交的结点。

在slow指针入环后,在最多走一圈的时间内必将遇到fast,时间复杂度O(n),空间O(1)。

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode *slow = head, *fast = head;
        while(fast && fast->next)
        {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
            if ( slow == fast)           //找到相遇点
            {
                ListNode *p = head;
                while( p != slow)            //slow从Z点出发,新指针P从起点X出发同时走,直到相遇
                {
                    p = p->next;
                    slow = slow->next;
                }
                return p;
            }
        }
        return nullptr;
    }
};

参考:http://blog.csdn.net/sqiu_11/article/details/69841292

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,378评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,356评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,702评论 0 342
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,259评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,263评论 5 371
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,036评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,349评论 3 400
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,979评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,469评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,938评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,059评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,703评论 4 323
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,257评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,262评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,485评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,501评论 2 354
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,792评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容