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链表操作 -- 有环链表问题

参考:

  http://blog.163.com/clevertanglei900@126/blog/static/1113522592011828104617420/

问题:

  判断一个链表中是否有环。

 

分析:

  我们都知道,当一个链表中没有环时,我们使用一个指针能从头遍历到尾;当链表中有环时,链表会在环中旋转。

  当我们只使用一个链表指针时,可想到方法就是使用额外的数据结构来存储遍历过的每个节点,在遍历next节点时,判断next节点是否已存在于存储的节点中。

  存储结构可以选择为hashTable,这样的话,总体的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(n)。

 

  当我们使用两个指针时【链表操作的常用技巧!】,可以设置快、慢两个指针。

  如果链表中不存在环,快指针肯定最终变为NULL;存在环的话,快指针和慢指针都会进入到环中,因为慢指针相对快指针静止,快指针相对对慢指针步伐为1,最终快指针一定能赶上慢指针。

  此方法时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)

解答:

  1)使用hashTable,在此不表。

 

  2)使用快、慢指针。

  

bool isHasCycle(Node* head) const{    if(head == NULL || head->next == NULL)        return false;    Node* slow = head;    Node* fast = head->next;    while(fast != NULL && fast->next != NULL)    {        fast = fast->next->next;        slow = slow->next;        if(fast == slow)            return true;    }    return false;}

 

问题:

  寻找一个有环链表的第一个入环节点。

 

分析:

  1)使用hashTable存储已遍历节点的方法中,获取入环节点的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(n)。

 

  2)当我们使用快慢指针时,两个节点会相遇。

  

  假设直线阶段长度为L,两个指针的相遇点距环的起始点距离为T,这个环的长度为S。

  我们让慢指针从head处开始运动,每次向前走一步;快指针从head->next处开始运动,每次向前走两步。

  当两个指针相遇时,快指针旋转了m圈,慢指针旋转了n圈。

    (L + m×S + T - 1) / 2 = (L + n×S + T) 【时间相同】

  => (m - 2×n)×S = T + L + 1

  => (m - 2×n - 1)×S + S - T = L + 1

    显然,相遇后,让一个指针从链表起始处开始运动,另一个指针从相遇点的下一个节点开始运动。这样,两个指针会在链表的起始节点相遇。

Node* first_Node_in_cycle(Node* head) const{    if(head == NULL || head->next == NULL)        return false;    Node* slow = head;    Node* fast = head->next;    while(fast != NULL && fast->next != NULL)    {        fast = fast->next->next;        slow = slow->next;        if(fast == slow)            break;    }    fast = fast->next;    slow = head;    while(fast != slow)    {        fast = fast->next;        slow = slow->next;    }    return fast;}

 

  问题:

    求有环链表的环的长度。

  

  解答:

    在前两问的基础之上。

    1)在使用hashTable时,求解过程显而易见。

 

    2)使用快、慢指针时,我们可以在指针相遇后,固定一个指针,然另一个指针运动。当两个指针再次相遇时,就是一圈的距离。

      时间复杂度O(n),空间复杂度O(1)。

 

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