针对链表问题涉及到链表的快慢指针:
快指针的速度为2,慢指针的速度为1
判断链表是否有环:
若无环,则最终快指针会指向空
若有环,快慢指针会相遇 ,因为快慢指针只是每次都只差了一步,当差了R步的时候肯定会相遇(R为环的周长)
若有环:
1)判断环的大小->在证明链表是否有环的过程中,快慢指针第一次相遇。此后,快指针继续按一次两步的速度走,慢指针按一次一步的速度走,并设置一个计数器count = 0,每走一次加1,。当快慢指针再次相遇时,快指针刚好比慢指针多走了R步,而计数器count == R。
2)环的入口:
首先,计算快慢指针相遇位置。因为慢指针在刚进入环时距离快指针delta步,所以快指针还需要比慢指针多走R - delta步才能与慢指针相遇。又因为快指针每次走两步,所以快指针还需要走2(R - delta)步。那么,相遇位置为2(R - delta) + delta == 2R - delta,即,距离环入口delta处,与慢指针刚进入环时快指针所在位置对称。
然后,快指针重新从头结点开始走,速度为一次一步,与慢指针相同。可知,快指针走到环入口时,所需步数为k。刚好,k == delta + n * R,这也是慢指针在环中所走的距离。由快慢指针在环中的相遇位置可知,慢指针此时刚好走到了环入口,并与快指针相遇,此时,找到了环入口。
若没有环:
可以求得链表的中点->运用快慢指针,将快慢指针先指向头结点,快指针移动2个步长,慢指针移动1个步长,当快指针指向链表末尾的时候,慢指针刚好就在中间节点上。
//用快慢指针计算一个链表是否有环,环的大小,环的入口
/*是否有环:
快指针的速度为2,慢指针的速度为1
若无环,则最终快指针会指向空
若有环,快慢指针会相遇 ,因为快慢指针只是每次都只差了一步,当查了R步的时候肯定会相遇(R为环的周长)*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct LinkNode {
int value;
LinkNode *next;
};
bool loop(LinkNode * head) {
//利用快慢指针
LinkNode * fast = head;
LinkNode * slow = head;
int i = 0;
while (fast && fast->next)//注意这个判断的条件
{
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
if (fast == slow)
{
i = 1;
break;
}
}
if (i == 1) {
return true;
}
else
{
return false;
}
}
int loopsize(LinkNode * head)
{
LinkNode * fast = head;
LinkNode * slow = head;
while (fast && fast->next)//注意这个判断的条件
{
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
if (fast == slow)
{
break;//第一次相遇
}
}
int count = 0;
while (fast && fast->next)//达到第二次相遇
{
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
count++;
if (fast == slow)
{
break;//第一次相遇
}
}
return count;
}
int loopentrance(LinkNode * head)
{
LinkNode * fast = head;
LinkNode * slow = head;
while (fast && fast->next)//注意这个判断的条件
{
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
if (fast == slow)
{
break;//第一次相遇
}
}
//调整快指针的速度和位置
fast = head;
int node = -1;
while (fast != slow)
{
fast = fast->next;
slow = slow->next;
}
node = slow->value;
return node;
}
int midpoint(LinkNode * head)
{
LinkNode * fast = head;
LinkNode * slow = head;
while (fast && fast->next)
{
fast = fast->next->next;
slow = slow->next;
}
return slow->value;
}
int main(void)
{
//创建一个有环的链表 ,注意一定要申请空间
LinkNode *p1 = (LinkNode*)malloc(sizeof(struct LinkNode));
LinkNode * p2 = (LinkNode*)malloc(sizeof(struct LinkNode));
LinkNode * p3 = (LinkNode*)malloc(sizeof(struct LinkNode));
LinkNode * p4 = (LinkNode*)malloc(sizeof(struct LinkNode));
LinkNode * p5 = (LinkNode*)malloc(sizeof(struct LinkNode));
p1->value = 1;
p2->value = 2;
p3->value = 3;
p4->value = 4;
p5->value = 5;
p1->next = p2;
p2->next = p3;
p3->next = p4;
p4->next = p5;
//p5->next = p2; //有环的情况
LinkNode * p6 = (LinkNode*)malloc(sizeof(struct LinkNode));
p6->value = 6;
p5->next =p6;//无环的情况
p6->next = NULL;
LinkNode * head = p1;
printf("判断链表是否有环\n");
bool isLoop = loop(head);
if (isLoop) {
printf("true\n");
printf("输出环的大小\n");
head = p1;
printf("%d \n", loopsize(head));
printf("判断环的入口结点\n");
head = p1;
printf("%d \n", loopentrance(head));
}
else{
printf("false\n");
printf("寻找中点\n");
printf("%d \n", midpoint(head));
}
return 0;
}
附图解释求解环的入口问题: