11判断单链表是否有环★★★★★

最新推荐文章于 2023-01-01 11:40:53 发布

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#链表 #数据结构 #算法

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本文介绍了一种使用快慢指针的方法来判断单链表是否存在环，并提供了完整的Python实现代码。该方法仅需O(n)的时间复杂度和O(1)的空间复杂度。

11判断单链表是否有环★★★★★

题目描述（难度：中等）

单链表有环指的是单链表中某个结点的 next 域指向的是链表中在它之前的某一个结点，这样在链表的尾部形成一个环形结构。如何判断单链表是否有环存在？（来源：阿里）

单链表结构

在这里插入图片描述

class LNode:
    def __init__(self):
        self.data = None # 数据域
        self.next = None # 指针域

由于单链表中每个结点的地址都存储在其前驱结点的指针域中，因此，对单链表中任何一个结点的访问只能从链表的头指针开始进行遍历。
注意：在修改结点指针域的时候，记录下后继结点的地址，否则会丢失后继结点。

方法一：快慢指针

在这里插入图片描述

# 构造链表
def constructList():
    i = 1
    head = LNode()
    head.next = None
    cur = head
    # 构造第一个链表
    while i < 8:
        tmp = LNode()
        tmp.data = i
        tmp.next = None
        cur.next = tmp
        cur = tmp
        i += 1
    cur.next = head.next.next.next
    return head

# 判断单链表是否有环
def isLoop(head):
    if head == None or head.next == None:
        return None
    # 初始slow与fast都指向链表第一个结点
    slow = head.next
    fast = head.next
    while fast != None and fast.next != None:
        slow = slow.next # 向前移一步
        fast = fast.next.next # 向前移两步
        if slow == fast:
            return slow
    return None

# 找出环的入口点
def findLoopNode(head, meetNode):
    first = head.next
    second = meetNode 
    # first和second指针每次前移一步,当first==second时,此时指向的结点为入口点
    while first != second:
        first = first.next
        second = second.next
    return first

复杂度分析

时间复杂度为 $O (n)$ ，只对链表进行一次遍历。
空间复杂度为 $O (1)$ ，只需常量个指针变量来保存结点的地址信息。

主函数

if __name__ == "__main__":
    head = constructList()  # 头结点
    meetNode = isLoop(head) # 指向fast==slow时的结点
    loopNode = None
    if meetNode != None:
        print("有环")
        loopNode = findLoopNode(head, meetNode)
        print("环的入口点为：", loopNode.data)
    else:
        print("无环")