判断一个单链表是否有环,如果有,找出环的起始位置

How can one determine whether a singly linked list has a cycle?

第一种方法是从单链表head开始,每遍历一个,就把那个node放在hashset里,走到下一个的时候,把该node放在hashset里查找,如果有相同的,就表示有环,如果走到单链表最后一个node,在hashset里都没有重复的node,就表示没有环。 这种方法需要O(n)的空间和时间。


第二种方法是设置两个指针指向单链表的head, 然后开始遍历,第一个指针走一步,第二个指针走两步,如果没有环,它们会直接走到底,如果有环,这两个指针一定会相遇。


现在找出环的起始位置:

/* (Step 1) Find the meeting point. This algorithm moves two pointers at * different speeds: one moves forward by 1 node, the other by 2. They * must meet (why? Think about two cars driving on a track—the faster car * will always pass the slower one!). If the loop starts k nodes after the * start of the list, they will meet at k nodes from the start of the * loop. */ n1 = n2 = head; while (TRUE) { n1 = n1->next; n2 = n2->next->next; if (n1 == n2) { break; } } // Find the start of the loop. n1 = head; while (n1->next != n2->next) { n1 = n1->next; n2 = n2->next; } Now n2 points to the start of the loop.
<think>好的,我需要帮用户找到两个单链表相交的起始节点的C#实现。首先,我得回忆一下这个问题的常见解决方法。用户提到了使用快慢指针的方法,或者让指针交替遍历两个链表。根据引用[1]和[2],正确的做法是让两个指针分别从headA和headB出发,当其中一个走到末尾时,转到另一个链表的头部继续遍历。这样,如果链表相交,两个指针最终会在交点相遇,因为它们的路程差会被抵消。 接下来,我要确保理解这个算法的正确性。假设链表A的长度为m,链表B的长度为n,且相交部分长度为k。那么指针p1走过的路程是m + (n - k),指针p2是n + (m - k),这样它们会在相交点相遇,因为总路程都是m + n - k,所以这个逻辑是对的。 然后,我需要将这个逻辑转化为C#代码。根据用户提供的Java示例,可以对应写出C#的版本。需要注意的是,C#的语法和Java类似,但变量声明和类名可能有所不同。例如,ListNode类的定义应该包含一个next属性。 在代码中,需要处理两个指针的移动。当p1走到null时,将其指向headB;同样,p2走到null时指向headA。循继续直到p1等于p2,这时候返回其中一个即可。如果两链表不相交,最终p1和p2都会是null,循结束,返回null,这符合要求。 还要注意引用[2]提到的,交点是指针相等而非数值相等,所以在判断时直接比较对象是否相同即可。此外,引用的示例代码中,当指针到达末尾时切换链表头部,这正是关键所在。 最后,确保代码的时间复杂度是O(m + n),符合用户提到的分析。同时,需要处理可能的边界情况,例如其中一个链表为空,或者两链表长度相同但不相交等情况。 总结步骤: 1. 初始化两个指针p1和p2分别指向headA和headB。 2. 进入循,移动指针,直到它们相遇或都为null。 3. 当指针走到末尾时,切换到另一链表的头部继续遍历。 4. 返回相遇的节点,即为相交起始节点。</think>### 分步解答 寻找两个单链表相交起始节点的C#实现步骤如下: #### 算法思路 1. **双指针交替遍历**:使用两个指针`p1`和`p2`分别从`headA`和`headB`出发同步移动 2. **路径补偿机制**:当指针到达链表末尾时,跳转到另一链表的头部继续遍历,以此消除两链表的长度差[^1] 3. **相交判断**:若存在相交节点,两指针最终会在相交点相遇;若不相交,两指针会同时到达`null` #### C#代码实现 ```csharp public class Solution { public ListNode GetIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) { ListNode p1 = headA, p2 = headB; while (p1 != p2) { p1 = (p1 == null) ? headB : p1.next; p2 = (p2 == null) ? headA : p2.next; } return p1; // 包含p1==p2==null的情况 } } ``` #### 关键点解析 1. **路径补偿原理**:假设链表A长度为$a$,链表B长度为$b$,相交部分长度为$c$,则遍历总路径满足: $$a + (b - c) = b + (a - c)$$ 保证两指针同时到达相交节点[^1] 2. **时间复杂度**:$O(m + n)$,空间复杂度$O(1)$ 3. **边界条件处理**: - 任一链表为空时直接返回`null` - 两链表长度相同时自动退化为同步遍历 #### 测试用例示例 ```csharp // 构造相交链表 ListNode common = new ListNode(8){ next = new ListNode(4) }; ListNode headA = new ListNode(4){ next = new ListNode(1){ next = common } }; ListNode headB = new ListNode(5){ next = new ListNode(0){ next = new ListNode(1){ next = common } } }; var result = new Solution().GetIntersectionNode(headA, headB); // 返回值为common节点 ``` 相关问题
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