判断链表是否带环
判断一个链表是否带环我们一般采用快慢指针法。
即,一个慢指针一次走一个节点,一个快指针一次走两个节点
若链表带环,则快指针始终不为空,快慢指针必会在慢指针进入环之后的半圈内相遇。
若不带环,则快指针走到头时为空。
看代码实现
// 两指针相遇时说明带环,返回相遇节点,否则返回空
Node* HasCircle(Node* pHead)
{
if (pHead == NULL)
return NULL;
Node* Slow = pHead;
Node* Fast = pHead;
while (Fast&&Fast->_next)
{
Slow = Slow->_next;
Fast = Fast->_next->_next;
if (Slow == Fast)
return Slow;
}
return NULL;
}
- 问题1:为什么一个指针走一步,一个指针走两步,带环时两个指针一定会相遇?
fast走两步,slow走一步,带环时,slow进入环内之后,可看作是fast在后面追slow,每次fast比slow多走一步,那么必然在slow位置处开始半圈内就能追上slow,当两个指针相遇时,恰好fast比slow多走了n圈。
- 问题2:一个指针走一步,一个指针走三步或四步行不行?
不行。假设一个指针走一步,一个指针走三步,来看图
![]()
四步同理,此处不再证明。
求环的长度
引用第一问,求环长度,必先有环——调用HasCircle函数
若带环则返回相遇点,从该节点开始,遍历一圈,每走一个节点计数加1,回到相遇位置时,停止计数。看代码实现
size_t CircleLength(Node* pHead)
{
Node* pCur = HasCircle(pHead);
if (pCur == NULL)
return 0;
size_t count = 1;
Node* pC = pCur;
while (pC->_next != pCur)
{
count++;
pC = pC->_next;
}
return count;
}
环的入口点
同样,先判断是否带环。
看代码实现
Node* CircleNode(Node* pHead)
{
Node* pCur = HasCircle(pHead);
Node* pH = pHead;
// 若n>1,pH和pCur同时开始走,pCur先在环内绕n-1圈,最后两个指针依然在入口点处相遇
while (pCur != pH)
{
pCur = pCur->_next;
pH = pH->_next;
}
return pCur;
}
- 问题3:一个指针从头走,一个指针从相遇点走,为什么一定会在入口点相遇?
如上图。
当n=1时,显然两个指针会在入口点相遇
当n!=1时,n必然是大于1的整数,当环内指针每走一圈,环外指针走一个环长的大小,走n-1个环的大小之后,两个指针再走一个C-X的长度必然会在入口点相遇。
注意:fast比slow快,所以两个指针在环内相遇时,fast必然至少比slow多走一圈。所以n必然大于等于1.