LeetCode 142 环形链表Ⅱ(双指针)

本文介绍了解决 LeetCode 上第 142 题的方法,该题要求找出链表中环的入口节点。通过使用双指针技巧,文章详细解释了如何高效地找到环的入口,并附带提供了 C++ 实现代码。

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题目链接:leetcode142

题面

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题目大意

给你一个链表可能有环,如果有环输出环的入口节点,否则输出 NULL

解题思路

双指针

首先快慢指针进行找环,之后根据滑动窗口寻找入口。

我们可以大致证明一下:

假设慢指针走的长度为 l a la la ,快指针走的长度为 l b lb lb ,整个链表的节点个数为 s s s。那么,整个环的长度可以等于 l b − l a lb-la lbla,非环部分的长度为 s − ( l b − l a ) s-(lb-la) s(lbla) ,又因为快指针的长度为慢指针的两倍,即 l b = 2 l a lb=2la lb=2la ,所以环的长度也等于 l a la la ,非环部分的长度也等于 s − l a s-la sla 。于是,找环最终的位置到链表环的最右侧的长度为 s − l a s-la sla ,恰好走完它回到环的入口时,定义的窗口的左指针也走了 s − l a s-la sla 也到达环的入口,此时算法结束。证毕。

实现代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        if (head == NULL) return NULL;
        ListNode *p, *q;
        p = q = head;        
        while (q && q->next) {
            p = p->next;
            q = q->next->next;
            if (q == p) break;
        }
        if (!q || !q->next) return NULL;
        p = head;
        while (q != p) {
            q = q->next;
            p = p->next;
        }
        
        return q;
    }
};
### 关于LeetCode 142题(环形链表II)的C++解决方案 对于检测并返回链表中环起始节点的问题,可以采用快慢指针的方法。当两个指针相遇时,说明存在环;此时再通过特定操作找到环的入口。 #### 方法概述 定义两个指针`slow`和`fast`,均指向链表头部。`slow`每次移动一步而`fast`则每次前进两步。如果二者最终能在某一时刻重合,则表明此链表确实含有循环结构[^2]。 一旦确认有环之后,为了定位入环的第一个结点: - 将其中一个指针重新移回起点; - 另一指针保持当前位置不变; - 接下来让这两个指针对应地都按照单步速度向前遍历直到它们再次碰面——这时所处的位置即为我们要找的那个特殊节点。 下面是具体的代码实现方式: ```cpp class Solution { public: ListNode *detectCycle(ListNode *head) { if (!head || !head->next) return nullptr; ListNode* slow = head; ListNode* fast = head; while (fast != NULL && fast->next != NULL){ slow = slow->next; // Move one step at a time. fast = fast->next->next; // Move two steps at once. if(slow == fast){ // Cycle detected. break; } } if(fast == NULL || fast->next == NULL){ return NULL; // No cycle found. }else{ slow = head; // Reset 'slow' to the start of list. while(slow != fast){ // Both pointers move forward by single node each iteration till they meet again which will be entry point of loop. slow = slow -> next; fast = fast -> next; } return slow; // Return either as both are pointing same now i.e., entrance of circle. } } }; ``` 上述算法不仅能够有效地识别是否存在闭环现象,而且还能精确定位到形成闭包的具体位置所在之处[^4]。
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