小米公司面试题：判断一个单向链表是否有环？

今天去小米面试，面试官最后出了一道算法题，就是判断单向链表中是否有环？如下所示：无环链表和有环链表的区别。

我当时没有想到别的办法，就是说用一个容器HashSet来装遍历的节点，然后判断如果发现容器中包含了当前节点，那么就认为是有环的，遍历可以结束，否则遍历结束没有发现包含节点的，就是无环。 

面试官小姐姐特意说，如果链表中有重复关键字的节点，比如关键字为c的节点，怎么办呢？我说容器中装的是节点对象的引用，不是一个个孤立的没有任何关系的对象。小姐姐好像觉着这种办法不对。

后来，觉着这个办法应该是可以的，于是，模拟了一个有环链表和无环链表。通过Java实现了我的猜想，发现是可以判断的。

package com.xxx.algorithm;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class LinkedListCircleDemo {
	public static void display(Node head){
		if(head==null)
			return;
		Node cur = head;
		System.out.print("list:");
		int count = 0;
		while(cur!=null){
			System.out.print(cur+"->");
			cur = cur.next;
			//这里是为了不让链表遍历时无限循环做的退出判断
			if(++count>10){
				break;
			}
		}
		System.out.print("null");
		System.out.println();
	}
	
	public static boolean hasCircle(Node head){
		Set<Node> list = new HashSet<Node>();
		Node cur = head;
		int count = 0;
		while(cur!=null){
			System.out.println(cur+",size:"+list.size()+",count:"+count);
			if(list.contains(cur)){
			//if(list.size()<count){
				return true;
			}
			list.add(cur);
			count++;
			cur = cur.next;
		}
		return false;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Node head = new Node("a");
		Node b = new Node("b");
		Node c = new Node("c");
		Node c2 = new Node("c");
		Node d = new Node("d");
		Node e = new Node("e");
		head.next = b;
		b.next = c;
		c.next = c2;
		c2.next = d;
		d.next = e;
		e.next = c;
		display(head);
		boolean has = hasCircle(head);
		System.out.println(has);
	}
}

class Node{
	String val;
	Node next;
	public Node(String val){
		this.val = val;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "Node("+this.val+")";
	}
}

运行这个算法，打印结果如下：

这里当遍历链表，第二次到达第一个Node(c)的时候，HashSet中有一个已经存在的Node(c)的引用，所以可以判断有环。也可以用一个计数器count，每遍历一次，计数器+1，如果HashSet.size()<count计数器，那么 也可以判断有环，意思是一样的。

我们可以构建一个没有环的链表，就是去掉e.next=c这句代码，那么这个链表就是没有环的，打印信息如下所示：

这种做法，其实也是利用hashset的特征，存放的元素是不重复的，这里我们存放的是Node对象，虽然c和c2他们的关键字都是一样的（这就是小姐姐特意提醒的如果有相同的节点数据的问题），但是他们在内存中表示的对象引用是不相同的。如果构成环，那么c和c是相同的，c和c2是不同的。

网上有一些做法，就是考虑循环链表的特点，用两个指针，一个快，一个慢的遍历链表，如果有环，总有一刻，他们会相遇。这个做法也是可以的。这里我使用的是一个简单的容器来装这些遍历的链表，如果发现当前的节点已经在容器中出现过，那么就认为是有环，理论和实践证明是可以的。