单链表是否有环问题

有很多种方式解决问题,我这里只说一种方法

使用p、q两个指针,p每次向前走一步,q每次向前走两步,若在某时候p == q,则存在环,如图:



代码实现:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define LEN 8


typedef struct node{
	char val;
	struct node *next;
}*node_t;

int has_loop2(node_t head);

int main()
{
	node_t* arr = (node_t*)malloc(sizeof(struct node)*LEN);
	arr[0] = (node_t)malloc(sizeof(struct node));
	int i;
	for(i = 1;i<LEN;i++)
	{
		arr[i]=(node_t)malloc(sizeof(struct node));
		arr[i-1]->next = arr[i];
	}
	arr[LEN - 1]->next = NULL;
	if(has_loop2(arr[0]))
		printf("是环\n");
	else
		printf("不是环\n");
	return 0;
}

int has_loop2(node_t head){
	node_t p = head;
	node_t q = head;
	while(p!=NULL && q !=NULL)
	{
		p = p->next;//p走一步
		if(q->next != NULL)
			q = q->next->next;//q走两步
		if(p == q)//如果相等则退出,否则继续走,直到重合
			return 1;
		p = p->next;
		q = q->next;
		if(q !=NULL)
			q = q->next;
		if(p!=NULL && p == q)
		{
			return 1;
		}
	}
	return 0;
}


判断单链表是否的方法有以下几种: #### 追及法(快慢指针法) 设置两个指针,一个是 `slow`,另一个是 `fast`。`slow` 一次走一个节点,`fast` 一次走两个节点,当 `fast` 追上 `slow` 即 `fast` 和 `slow` 重合时,说明链表中有 [^4]。 以下是Python代码示例: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def hasCycle(head): slow = head fast = head while fast and fast.next: slow = slow.next fast = fast.next.next if slow == fast: return True return False ``` #### 哈希法 维护一个哈希表,遍历链表将每个节点的地址存入哈希表中,如果出现重复就代表链表有 [^4]。 以下是Python代码示例: ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def hasCycle(head): visited = set() while head: if head in visited: return True visited.add(head) head = head.next return False ``` #### 标记法 遍历单链表,将经过的节点都做标记,采用的方法是将遍历的节点都放入集合 `visited` 中,对每个节点判定是否在集合中出现过,若出现重复访问,则判定有。空间复杂度为 $O(n)$,时间复杂度为 $O(n^2)$ [^3]。 以下是Java代码示例: ```java import java.util.ArrayList; class Node { int val; Node next; Node(int x) { val = x; next = null; } } public class Main { private static boolean methodSecond(Node head) { ArrayList<Node> visited = new ArrayList<>(); while (head != null) { if (visited.contains(head)) { return true; } visited.add(head); head = head.next; } return false; } } ``` #### 链表合并转化法 先遍历第一个链表到它的尾部,然后将尾部的 `next` 指针指向第二个链表(尾部指针的 `next` 本来指向的是 `null`),这样两个链表就合成了一个链表,判断原来的两个链表是否相交也就转变成了判断新的链表是否问题 [^1]。 #### 反转链表法 反转链表时,会用到3个指针,分别为指向遍历时当前的结点的 `current` 指针,指向反转后的子链表的头结点的指针 `temp`,及指向遍历时当前结点的下一个结点的 `next` 指针,如果在反转时,出现了 `next` 指向头结点的情况,那么肯定是有的 [^5]。
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