每日一题(15) - 如何知道两个单链表(可能有环)是否相交

本文介绍了一种判断两个有环单链表是否相交的方法,通过定位链表中的环入口点并验证其是否存在于另一个链表中来实现。文章提供了详细的算法步骤及示例代码。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

题目来自编程之美

题目:如何知道两个单链表(可能有环)是否相交

分析:根据两个链表是否有环来分别处理,具体参考单链表面试题

1、如果两个链表都没有环。可直接根据两个链表最后一个元素是否相等确定是否有环。

2、一个有环,一个没环。肯定不相交

3、两个都有环。(注,两个有环链表相交是指这个环属于两个链表共有)

这里重点求第三种情况:即判定两个都有环的链表是否相交。

思路:在链表A中找到环中一个结点,之后判断该结点是否在B中。此时该结点可以使用环中任意结点,为了方便,这里使用两个指针的碰撞点。

具体思路:在A链表上, 使用指针追赶的方法,找到两个指针碰撞点,之后判断碰撞点是否在B链表上。如果在,则相交 。

代码

struct ListNode
{
	int m_Data;
	ListNode* m_pNext;
};

/*思路:在A链表上,使用指针追赶的方法,找到两个指针碰撞点,之后判断碰撞点是否在B链表上。如果在,则相交 。*/
bool IsCrossing(ListNode* pFirstHead,ListNode* pSecHead)
{
	assert(pFirstHead != NULL && pSecHead);
	ListNode* pCurOfFirst = pFirstHead;
	ListNode* pCurOfSec = pSecHead;
	ListNode* pMeetNode = FindMeetNode(pCurOfFirst);//获得第一个链表的入口结点
	int nCountOfSec = GetNodeCountOfList(pSecHead);//获得第二个带环链表中元素个数
	//把第一个链表的入口点与第二个链表的每一个结点比较
	for (int i = 1;i <= nCountOfSec;i++)
	{
		if (pMeetNode == pCurOfSec)
		{
			return true;
		}
		pCurOfSec = pCurOfSec->m_pNext;
	}
	return false;
}

/*
思路:统计第一个结点到碰撞点之间结点个数 + 统计环中结点个数
1、先找到碰撞点
2、利用碰撞点,找到环入口点,同时统计第一个结点到碰撞点之间结点个数
3、利用碰撞点或者环入口点,在环中转圈,统计环中结点个数
*/
int GetNodeCountOfList(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead != NULL);
	ListNode* pFast = pHead;
	ListNode* pSlow = pHead;
	ListNode* pEntry = pHead;
	int nCountOfBeforeEntry = 0; //统计第一个结点到碰撞点之间结点个数
	int nCountOfCycle = 1; //统计环中结点个数

	while (pFast->m_pNext && pFast->m_pNext->m_pNext)
	{
		pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;
		pSlow = pSlow->m_pNext;
		if (pFast == pSlow)//找到碰撞点
		{
			//查找环的入口结点,并统计第一个结点到碰撞点之间结点个数
			while (pEntry != pSlow)
			{
				pEntry = pEntry->m_pNext;
				pSlow = pSlow->m_pNext;
				nCountOfBeforeEntry++;
			}
			//统计环中结点个数
			pSlow = pFast;
			pFast = pFast->m_pNext;
			while (pFast != pSlow)
			{
				pFast = pFast->m_pNext;
				nCountOfCycle++;
			}
			return nCountOfBeforeEntry + nCountOfCycle;
		}
	}
	return 0;
}

/*在快慢指针相遇处,使用两个指针分别从头结点和碰撞处开始走,相遇点就是环入口点*/
ListNode* FindMeetNode(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead != NULL);
	ListNode* pFast = pHead;
	ListNode* pSlow = pHead;
	ListNode* pMeetNode = pHead;

	while (pFast->m_pNext && pFast->m_pNext->m_pNext)
	{
		pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;
		pSlow = pSlow->m_pNext;
		if (pFast == pSlow)//找到碰撞点
		{
			return pFast;
		}
	}
	return NULL;
}

测试代码

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;


struct ListNode
{
	int m_Data;
	ListNode* m_pNext;
};


/*
思路:统计第一个结点到碰撞点之间结点个数 + 统计环中结点个数
1、先找到碰撞点
2、利用碰撞点,找到环入口点,同时统计第一个结点到碰撞点之间结点个数
3、利用碰撞点或者环入口点,在环中转圈,统计环中结点个数
*/
int GetNodeCountOfList(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead != NULL);
	ListNode* pFast = pHead;
	ListNode* pSlow = pHead;
	ListNode* pEntry = pHead;
	int nCountOfBeforeEntry = 0; //统计第一个结点到碰撞点之间结点个数
	int nCountOfCycle = 1; //统计环中结点个数


	while (pFast->m_pNext && pFast->m_pNext->m_pNext)
	{
		pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;
		pSlow = pSlow->m_pNext;
		if (pFast == pSlow)//找到碰撞点
		{
			//查找环的入口结点,并统计第一个结点到碰撞点之间结点个数
			while (pEntry != pSlow)
			{
				pEntry = pEntry->m_pNext;
				pSlow = pSlow->m_pNext;
				nCountOfBeforeEntry++;
			}
			//统计环中结点个数
			pSlow = pFast;
			pFast = pFast->m_pNext;
			while (pFast != pSlow)
			{
				pFast = pFast->m_pNext;
				nCountOfCycle++;
			}
			return nCountOfBeforeEntry + nCountOfCycle;
		}
	}
	return 0;
}


/*在快慢指针相遇处,使用两个指针分别从头结点和碰撞处开始走,相遇点就是环入口点*/
ListNode* FindMeetNode(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead != NULL);
	ListNode* pFast = pHead;
	ListNode* pSlow = pHead;
	ListNode* pMeetNode = pHead;


	while (pFast->m_pNext && pFast->m_pNext->m_pNext)
	{
		pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;
		pSlow = pSlow->m_pNext;
		if (pFast == pSlow)//找到碰撞点
		{
			return pFast;
		}
	}
	return NULL;
}


/*思路:在A链表上,使用指针追赶的方法,找到两个指针碰撞点,之后判断碰撞点是否在B链表上。如果在,则相交 。*/
bool IsCrossing(ListNode* pFirstHead,ListNode* pSecHead)
{
	assert(pFirstHead != NULL && pSecHead);
	ListNode* pCurOfFirst = pFirstHead;
	ListNode* pCurOfSec = pSecHead;
	ListNode* pMeetNode = FindMeetNode(pCurOfFirst);//获得第一个链表的入口结点
	int nCountOfSec = GetNodeCountOfList(pSecHead);//获得第二个带环链表中元素个数
	//把第一个链表的入口点与第二个链表的每一个结点比较
	for (int i = 1;i <= nCountOfSec;i++)
	{
		if (pMeetNode == pCurOfSec)
		{
			return true;
		}
		pCurOfSec = pCurOfSec->m_pNext;
	}
	return false;
}


void CreateList(ListNode** pHead,int nLen)//头指针使用指针的指针
{
	assert(*pHead == NULL && nLen > 0);
	ListNode* pCur = NULL;
	ListNode* pNewNode = NULL;
	for (int i = 0;i < nLen;i++)
	{
		pNewNode = new ListNode;
		cin>>pNewNode->m_Data;
		pNewNode->m_pNext = NULL;


		if (*pHead == NULL)
		{
			*pHead = pNewNode;
			pCur = *pHead;
		}
		else
		{
			pCur->m_pNext = pNewNode;
			pCur = pNewNode;
		}
	}
}


/*让第一个链表的尾指针指向第二个链表的第三个元素
如果第二个链表没有第三个元素,则两个链表不相交,
如果第二个链表有第三个元素,则两个链表交点在环外*/
void CreateCrossingList1(ListNode* pFirstHead,ListNode* pSecHead)
{
	assert(pFirstHead != NULL && pSecHead);
	ListNode* pCurOfFirst = pFirstHead;
	ListNode* pCurOfSec = pSecHead;
	//寻找第一个链表最后一个结点
	while (pCurOfFirst->m_pNext)
	{
		pCurOfFirst = pCurOfFirst->m_pNext;
	}
	//第一个链表最后一个结点指向第二链表的第三个元素
	if (pCurOfSec->m_pNext && pCurOfSec->m_pNext->m_pNext)
	{
		pCurOfFirst->m_pNext = pCurOfSec->m_pNext->m_pNext;
	}	
}


/*让第一个链表pFirstHead的尾指针指向第二个链表pSecHead的第四个元素
如果第二个链表没有第四个元素,则两个链表不相交,
如果第二个链表有第四个元素,则两个链表交点在环内*/
void CreateCrossingList2(ListNode* pFirstHead,ListNode* pSecHead)
{
	assert(pFirstHead != NULL && pSecHead);
	ListNode* pCurOfFirst = pFirstHead;
	ListNode* pCurOfSec = pSecHead;
	//寻找第一个链表最后一个结点
	while (pCurOfFirst->m_pNext)
	{
		pCurOfFirst = pCurOfFirst->m_pNext;
	}
	//第一个链表最后一个结点指向第二链表的第三个元素
	if (pCurOfSec->m_pNext && pCurOfSec->m_pNext->m_pNext && pCurOfSec->m_pNext->m_pNext->m_pNext)
	{
		pCurOfFirst->m_pNext = pCurOfSec->m_pNext->m_pNext->m_pNext;
	}	
}


/*判断是不是环*/
bool IsCycle(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead != NULL);
	ListNode* pFast = pHead;
	ListNode* pSlow = pHead;
	while (pFast->m_pNext && pFast->m_pNext->m_pNext)
	{
		pFast = pFast->m_pNext->m_pNext;
		pSlow = pSlow->m_pNext;
		if (pFast == pSlow)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}


/*把链表最后一个结点指向第四个结点*/
void CreateCycle(ListNode* pHead)
{
	assert(pHead);
	ListNode* pLastNode = pHead;
	while (pLastNode->m_pNext)
	{
		pLastNode = pLastNode->m_pNext;
	}
	if (pHead->m_pNext && pHead->m_pNext->m_pNext && pHead->m_pNext->m_pNext->m_pNext)
	{
		pLastNode->m_pNext =  pHead->m_pNext->m_pNext->m_pNext;
	}
}


int main()
{
	int nLen = 0;
	bool bIsCrossing = false;


	//测试一,有交点且交点在环外
	ListNode* pHeadFirst = NULL;
	ListNode* pHeadSec = NULL;


	//创建有环链表
	cout<<"please input node num: ";
	cin >> nLen;
	CreateList(&pHeadFirst,nLen);
	CreateCycle(pHeadFirst);


	//创建有环链表
	cout<<"please input node num: ";
	cin >> nLen;
	CreateList(&pHeadSec,nLen);
	CreateCrossingList1(pHeadSec,pHeadFirst);//交点在环外


	if (IsCycle(pHeadFirst) && IsCycle(pHeadSec))
	{
		cout<<"两个链表均有环!"<<endl;
		bIsCrossing = IsCrossing(pHeadFirst,pHeadSec);
		if (bIsCrossing)
		{
			cout<<"相交!"<<endl;
		}
		else
		{
			cout<<"不相交!"<<endl;
		}
	}
	else
	{
		cout<<"两个链表不均有环!"<<endl;
	}




	//测试二,有交点且交点在环内
	ListNode* pHeadFirst1 = NULL;
	ListNode* pHeadSec1 = NULL;


	//创建有环链表
	cout<<"please input node num: ";
	cin >> nLen;
	CreateList(&pHeadFirst1,nLen);
	CreateCycle(pHeadFirst1);


	//创建有环链表
	cout<<"please input node num: ";
	cin >> nLen;
	CreateList(&pHeadSec1,nLen);
	CreateCrossingList2(pHeadSec1,pHeadFirst1); //交点在环内


	if (IsCycle(pHeadFirst1) && IsCycle(pHeadSec1))
	{
		cout<<"两个链表均有环!"<<endl;
		bIsCrossing = IsCrossing(pHeadFirst1,pHeadSec1);
		if (bIsCrossing)
		{
			cout<<"相交!"<<endl;
		}
		else
		{
			cout<<"不相交!"<<endl;
		}
	}
	else
	{
		cout<<"两个链表不均有环!"<<endl;
	}


	//测试三,均有环,但是无交点
	ListNode* pHeadFirst2 = NULL;
	ListNode* pHeadSec2 = NULL;


	//创建有环链表
	cout<<"please input node num: ";
	cin >> nLen;
	CreateList(&pHeadFirst2,nLen);
	CreateCycle(pHeadFirst2);


	//创建有环链表
	cout<<"please input node num: ";
	cin >> nLen;
	CreateList(&pHeadSec2,nLen);
	CreateCycle(pHeadSec2);


	if (IsCycle(pHeadFirst2) && IsCycle(pHeadSec2))
	{
		cout<<"两个链表均有环!"<<endl;
		bIsCrossing = IsCrossing(pHeadFirst2,pHeadSec2);
		if (bIsCrossing)
		{
			cout<<"相交!"<<endl;
		}
		else
		{
			cout<<"不相交!"<<endl;
		}
	}
	else
	{
		cout<<"两个链表不均有环!"<<endl;
	}


	system("pause");
	return 1;
}

在C语言中,我们可以使用双指针法来编写一个程序判断两个单链表是否相交。这里是一个简单的示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义链表节点结构体 typedef struct ListNode { int val; struct ListNode* next; } ListNode; // 创建新节点 ListNode* createNode(int val) { ListNode* newNode = (ListNode*)malloc(sizeof(ListNode)); if (!newNode) { printf("Memory allocation failed.\n"); return NULL; } newNode->val = val; newNode->next = NULL; return newNode; } // 判断两个链表是否有交叉点 int isListIntersect(ListNode* listA, ListNode* listB) { ListNode* p1 = listA; // 指针p1遍历listA ListNode* p2 = listB; // 指针p2遍历listB // 遍历列表直到有一个到达末尾 while (p1 != NULL && p2 != NULL) { if (p1 == p2) { // 如果找到相同的节点,则有交点 return 1; } p1 = p1->next ? p1->next : listB; // 如果p1到了末尾,从头开始遍历listB p2 = p2->next ? p2->next : listA; // 同理,如果p2到了末尾,从头开始遍历listA } return 0; // 没有找到交点,返回0 } // 测试函数 void testIntersection() { ListNode* listA = createNode(1); listA->next = createNode(2); listA->next->next = createNode(4); listB = createNode(3); listB->next = createNode(4); // 两链表在这里相交 int result = isListIntersect(listA, listB); if (result) printf("The two lists intersect.\n"); else printf("The two lists do not intersect.\n"); } int main() { testIntersection(); return 0; } ``` 这个程序首先创建两个单链表,然后使用`isListIntersect`函数检查它们是否有交点。如果有交点,该函数会返回1,否则返回0。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值