141. Linked List Cycle

本文介绍两种有效的方法来判断链表中是否存在循环:哈希表法和双指针法。哈希表法通过记录已访问过的节点,实现O(n)的时间复杂度和O(n)的空间复杂度;双指针法则利用快慢指针,达到O(n)的时间复杂度和O(1)的空间复杂度。

题目描述

Given a linked list, determine if it has a cycle in it.

To represent a cycle in the given linked list, we use an integer pos which represents the position (0-indexed) in the linked list where tail connects to. If pos is -1, then there is no cycle in the linked list.

Example 1:

Input: head = [3,2,0,-4], pos = 1
Output: true
Explanation: There is a cycle in the linked list, where tail connects to the second node.

在这里插入图片描述

Example 2:

Input: head = [1,2], pos = 0
Output: true
Explanation: There is a cycle in the linked list, where tail connects to the first node.
在这里插入图片描述

Example 3:

Input: head = [1], pos = -1
Output: false
Explanation: There is no cycle in the linked list.
在这里插入图片描述

方法思路

Approach1:Hash Table
Complexity analysis

Time complexity : O(n). 
We visit each of the nnn elements in the list at most once. 
Adding a node to the hash table costs only O(1)time.

Space complexity: O(n). 
The space depends on the number of elements added to the hash table,
 which contains at most nnn elements. 
class Solution{
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
    Set<ListNode> nodesSeen = new HashSet<>();
    while (head != null) {
        if (nodesSeen.contains(head)) {
            return true;
        } else {
            nodesSeen.add(head);
        }
        head = head.next;
    }
    return false;
}
}

什么是HashSet

HashSet实现了Set接口,它不允许集合中有重复的值,当我们提到HashSet时,第一件事情就是在将对象存储在HashSet之前,要先确保对象重写equals()和hashCode()方法,这样才能比较对象的值是否相等,以确保set中没有储存相等的对象。如果我们没有重写这两个方法,将会使用这个方法的默认实现。

Approach 2: Two Pointers

Complexity analysis

Time complexity : O(n)
Space complexity : O(1)
class Solution{
    public boolean hasCycle(ListNode head) {
    if (head == null || head.next == null) {
    //针对链表为null或者说只有一个结点的情况
        return false;
    }
    ListNode slow = head;
    ListNode fast = head.next;
    while (slow != fast) {
    //如果是循环链表,则一个指针快,另一个慢,二者终会相等
    //如果不是循环链表,则到底部之后,返回 false
        if (fast == null || fast.next == null) {
            return false;
        }
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    return true;
}
}
在准备 LeetCode 面试题时,一些高频题目和经典题型是必须掌握的,这些题目覆盖了数组、字符串、链表、树、动态规划等多个方面。以下是一些常见的 LeetCode 面试题: ### 数组与双指针类问题 - **LeetCode 160. Intersection of Two Linked Lists**:判断两个链表是否相交,并找到交点。 - **LeetCode 141. Linked List Cycle**:判断链表中是否存在环。 - **LeetCode 92. Reverse Linked List II**:反转链表的指定部分。 - **LeetCode 328. Odd Even Linked List**:将链表中的奇偶节点分开并连接到一起。 - **LeetCode 面试题 16.06. 最小差**:找到两个数组中差值最小的两个数,常用双指针法解决[^4]。 ### 字符串与哈希类问题 - **LeetCode 242. Valid Anagram**:判断两个字符串是否是变位词,通常使用哈希表或数组统计字符频率来解决[^2]。 - **LeetCode 1. Two Sum**:在数组中找出两个数使其和等于目标值,常用哈希表存储差值。 - **LeetCode 49. Group Anagrams**:将变位词分组,常用于哈希表处理字符串特征。 ### 链表类问题 - **LeetCode 2. Add Two Numbers**:两个链表表示的数字相加,需要考虑进位问题。 - **LeetCode 21. Merge Two Sorted Lists**:合并两个有序链表。 - **LeetCode 234. Palindrome Linked List**:判断链表是否是回文结构,可以使用快慢指针和反转链表结合的方法[^1]。 ### 树与图类问题 - **LeetCode 104. Maximum Depth of Binary Tree**:计算二叉树的最大深度。 - **LeetCode 102. Binary Tree Level Order Traversal**:二叉树的层序遍历。 - **LeetCode 236. Lowest Common Ancestor of a Binary Tree**:找到二叉树的最近公共祖先。 ### 排列组合与回溯类问题 - **LeetCode 面试题 08.08. 有重复字符串的排列组合**:给出有重复字符串的所有排列组合,通常使用回溯法实现[^5]。 - **LeetCode 46. Permutations**:生成不重复数字的所有排列。 - **LeetCode 78. Subsets**:生成一个数组的所有子集。 ### 动态规划类问题 - **LeetCode 70. Climbing Stairs**:爬楼梯问题,动态规划入门题。 - **LeetCode 198. House Robber**:打家劫舍问题,典型的线性动态规划。 - **LeetCode 322. Coin Change**:找零钱的最小硬币数,典型的完全背包问题。 ### 高频经典题 - **LeetCode 3. Longest Substring Without Repeating Characters**:无重复字符的最长子串,滑动窗口法的经典应用[^3]。 - **LeetCode 5. Longest Palindromic Substring**:最长回文子串,扩展中心法或动态规划解决。 - **LeetCode 8. String to Integer (atoi)**:字符串转换为整数,需考虑各种边界条件。 ### 代码示例 以下是一个判断两个字符串是否互为变位词的 Java 示例代码: ```java class Solution { public boolean isAnagram(String s, String t) { if (s.length() != t.length()) return false; int[] num = new int[26]; for (int i = 0; i < s.length(); i++) { num[s.charAt(i) - 'a']++; num[t.charAt(i) - 'a']--; } for (int i : num) { if (i != 0) return false; } return true; } } ``` ### 进阶建议 在准备 LeetCode 面试题时,不仅要掌握这些高频题目,还要理解其背后的数据结构和算法思想,例如快慢指针、双指针、滑动窗口、动态规划等。此外,代码实现要熟练,尤其是链表反转、字符串处理、数组操作等基础操作。
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