Leetcode 141. Linked List Cycle

本文介绍了一种使用快慢指针的方法来检测链表是否存在循环,并进一步确定循环的入口位置。此外,还讨论了如何将这种方法应用于查找数组中的重复数字问题。

problems:
https://leetcode.com/problems/linked-list-cycle/description/
https://leetcode.com/problems/linked-list-cycle-ii/description/
https://leetcode.com/problems/find-the-duplicate-number/description/
discuss:
https://discuss.leetcode.com/topic/2975/o-n-solution-by-using-two-pointers-without-change-anything
https://discuss.leetcode.com/topic/25580/two-solutions-with-explanation-o-nlog-n-and-o-n-time-o-1-space-without-changing-the-input-array
reference:
http://keithschwarz.com/interesting/code/?dir=find-duplicate

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

Follow up:
Can you solve it without using extra space?

碰到很有意思的一组题目,记录一下。

不限定空间的话,那么O(n)记忆一下,就解出来了。
但是要O(1)的空间的话,就没什么头绪。
翻了下discuss,发现这题很有意思。

用快慢指针的想法,假如存在cycle,那么必定在某点相遇

// initial-state: fast = slow = head
while (fast->next != nullptr && fast->next->next != nullptr) {
    slow = slow->next;
    fast = fast->next;
    if (slow == fast) return true;
}
return false;

进一步,怎么确定cycle的入口entry呢?
假设相遇在k处,入口在s处,相遇点距离入口m处,cycle长度为r,
那么slow走了k,fast走了2k

  |<-          k           ->|
  |<-   s    ->|<-    m    ->|
head ------- entry --->---meeting--->---
               ^                       |
               |                       v
               ------------<------------

k + nr = 2k
=> k = nr
=> k = (n-1)r + r
=> k-m = (n-1)r + r-m
=> s = (n-1)r + r-m
=> s = r-m

意味着相遇点在走r-m=s步就回到了入口处

// initial-state: fast = slow = entry = head
while (fast->next != nullptr && fast->next->next != nullptr) {
    slow = slow->next;
    fast = fast->next;
    if (slow == fast) {
        while (entry != slow) {
            entry = entry->next;
            slow = slow->next;
        }
        return entry;
    }
}
return nullptr;

另外在看看这题 287. Find the Duplicate Number

https://leetcode.com/problems/find-the-duplicate-number/description/

翻翻这题的discuss,也可以用类似的思想去找到这个Duplicate Number,因为相同的数不同的index在这个数组中构成了一个cycle
这类问题可以归纳为cycle detection

a well-studied problem in computer science called cycle detection.
http://keithschwarz.com/interesting/code/?dir=find-duplicate

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**:无重复字符的最子串,滑动窗口法的经典应用[^3]。 - **LeetCode 5. Longest Palindromic Substring**:最回文子串,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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