LeetCode 141. Linked List Cycle && 142. Linked List Cycle II

最新推荐文章于 2025-05-07 22:36:04 发布

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本文介绍如何使用快慢指针解决链表环问题，并详细解释了如何找出环的起始节点，提供了简单易懂的代码实现。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

141. Linked List Cycle

Given a linked list, determine if it has a cycle in it.

Follow up:
Can you solve it without using extra space?
判断一个链表有没有成环。

不使用额外的空间来完成，很自然地就想到使用快慢指针来求解。两指针同时起步，慢指针每走一步快指针就走两步，当它们再次相遇即证明链表成环。这道属于easy题，直接看代码：

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if (!head) return false;
        ListNode *fast = head, *slow = head;
        while (fast->next && fast->next->next)
        {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if (fast == slow)
            {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
};

时间复杂度O(n)：假如没有环，快指针到达链表尾就结束，runtime取决于链表长；如果有环，当快慢指针第二次相遇时，快指针比慢指针多跑了一圈，由于快指针步长比慢指针快1，所以上面代码while循环次数=环的长度。
空间复杂度O(1)。

在官方solution中还看到一种使用hash table的方法。把结点逐个检查并存入hash table，如果结点已经在hash table中就证明有环。这种方法比较直观，但缺点是空间复杂度是O(n)。

142. Linked List Cycle II

Given a linked list, return the node where the cycle begins. If there is no cycle, return null.
在上一题的基础上，如果有环就找出环的入口结点。

主要思想和上一题一样也是用快慢指针先找到相遇结点。比如有链表：

1-2-3-4-5
    |   |
    7 - 6

快慢指针相遇在结点6，求环的入口就相当于求：
链表L1 1-2-3-4-5-6-7-3-4-5-6 和
链表L2 1-2-3-4-5-6 尾对齐时的交集首结点。（类似LeetCode 160. Intersection of Two Linked Lists）
两链表的长度差=环长=快慢指针相遇时所走步数（上题的while循环次数）

        fast
          |
1-2-3-4-5-6-7-3-4-5-6
          1-2-3-4-5-6
          |
         slow

在快慢指针相遇后，让慢指针重新指向首结点，然后快慢指针同时以步长1向前移动，当下一次他们再次相遇时，该处结点即为环入口，如上图结点3。

数学推导见：http://www.jianshu.com/p/ce7f035daf74 或者LeetCode本题Discuss

class Solution {
public:
    RandomListNode *copyRandomList(RandomListNode *head) {

    }

    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        if (!head) return NULL;
        ListNode *fast = head, *slow = head;
        while (fast->next && fast->next->next)
        {
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
            if (fast == slow) {
                slow = head;
                while (fast!=slow) {
                    fast = fast->next;
                    slow = slow->next;
                }
                return fast;
            }
        }
        return NULL;
    }
};