判断链表是否存在环的算法（Java实现）

最新推荐文章于 2025-12-27 16:49:17 发布

程序逐梦人

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文章标签：链表算法 java

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本文介绍了如何使用快慢指针算法判断链表是否存在环，详细阐述了算法实现过程，包括创建链表节点、定义判断环的函数，并通过示例演示了算法的应用，该方法具有O(n)的时间复杂度和O(1)的空间复杂度。

判断链表是否存在环的算法（Java实现）

链表是一种常见的数据结构，由一系列节点组成。在链表中，每个节点都包含一个指向下一个节点的引用。如果链表中存在环，即某个节点的下一个节点指向之前的某个节点，那么这个链表就是环链表。

判断一个链表是否是环链表是一个常见的问题，在本文中，我们将介绍一种基于快慢指针的算法来解决这个问题。

算法实现如下：

class ListNode {
   
   
    int val;
    ListNode next;

    ListNode(int x) {
   
   
        va

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### 判断单链表是否存在环的算法判断单链表是否存在环，可以使用快慢指针算法（Floyd's Cycle Detection Algorithm）。该算法的核心思想是通过两个指针在链表上移动的速度差异来检测环的存在。具体实现如下： #### 算法描述定义两个指针，一个慢指针（`slow`）和一个快指针（`fast`），初始时都指向链表的头节点。慢指针每次向前移动一步，而快指针每次向前移动两步。如果链表中不存在环，则快指针会先到达链表的尾部（即指向空节点），此时可以判断链表无环。如果链表中存在环，那么快指针最终会追上慢指针，二者会相遇[^1]。 #### C语言实现以下是基于C语言的快慢指针算法实现： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义链表节点结构 typedef struct ListNode { int val; struct ListNode* next; } ListNode; // 创建新节点 ListNode* createNode(int val) { ListNode* node = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode)); node->val = val; node->next = NULL; return node; } // 判断链表是否有环 int hasCycle(ListNode* head) { if (head == NULL || head->next == NULL) { return 0; // 链表为空或只有一个节点时，不可能有环 } ListNode* slow = head; ListNode* fast = head; while (fast != NULL && fast->next != NULL) { slow = slow->next; // 慢指针每次移动一步 fast = fast->next->next; // 快指针每次移动两步 if (slow == fast) { // 如果快慢指针相遇，则存在环 return 1; } } return 0; // 快指针到达链表尾部，说明无环 } ``` #### 时间与空间复杂度分析 - **时间复杂度**：假设链表长度为 `N`，若链表中不存在环，则快指针最多移动 `N` 步；若存在环，则快慢指针会在环内相遇，循环次数为环长的整数倍。因此，时间复杂度为 \(O(N)\)[^3]。 - **空间复杂度**：除了两个指针外，未使用额外存储空间，因此空间复杂度为 \(O(1)\)[^3]。 ### 其他方法除了快慢指针算法，还可以使用哈希集合（Set）的方法来判断链表是否存在环。具体思路是遍历链表并将每个节点存入集合中，若发现某个节点已存在于集合中，则说明链表存在环[^2]。 #### 哈希集合方法（伪代码） ```c Set set = new Set(); ListNode* current = head; while (current != NULL) { if (set.contains(current)) { return true; // 存在环 } set.add(current); current = current->next; } return false; // 无环 ``` 此方法的时间复杂度为 \(O(N)\)，但需要额外的存储空间，因此空间复杂度为 \(O(N)\)[^3]。 ---