《程序员面试金典(第6版)》面试题 02.08. 环路检测
创始人
2024-05-29 11:24:59
0次

题目描述

给定一个链表,如果它是有环链表,实现一个算法返回环路的开头节点。若环不存在,请返回 null。

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。 如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。

示例 1:

在这里插入图片描述

  • 输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
    输出:tail connects to node index 1
    解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

示例 2:

在这里插入图片描述

  • 输入:head = [1,2], pos = 0
    输出:tail connects to node index 0
    解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

示例 3:

在这里插入图片描述

  • 输入:head = [1], pos = -1
    输出:no cycle
    解释:链表中没有环。

进阶:

你是否可以不用额外空间解决此题?

解题思路与代码

哈希法

这道题如果是单单的判断链表是否成环,那这道题就是一道简单题,如果还要让你去返回成环的开头节点,那这道题的难度就要上升了。

对于这道题,如果我们用了哈希法,那就是降维打击,因为我们利用unordered_set就可以直接帮你返回相同节点。
具体的代码如下:

class Solution {
public:ListNode *detectCycle(ListNode *head) {unordered_set set;while(head){if(set.count(head)) return head;set.insert(head);head = head->next;}return nullptr;}
};

复杂度分析:
时间复杂度:O(n),其中n是链表节点的个数
空间复杂度:O(n),我们需要将链表的每一个节点放入集合中,所以是O(n)

快慢指针法

先解释一下这里的快慢指针法是什么意思。在这里,我们先设置两个指针,p1,p2。 p1一次走一格,p2一次走两个。因为他们走的步数不一样,所以,如果链表中有环存在了话,那么p1,p2一定不会相等。反之,如果有环,那p1,p2一定会相等。

那这道题的难点在成环节点,在距离头节点多少位置呢?首先,我们要花图分析。
在这里插入图片描述
我们设从头节点,到成环节点的距离为a。
成环节点到p2追到p1的距离为b,被追到的p1节点距离再次回到成环节点的距离为c。

再因为,p2指针一次走两格,p1指针一次走一格,p2追上p1的时候,p2走过的距离是p1的两倍。
p1被追到时p2走了a + n(b + c) + b,p1走了a + b所以不难得出这个等式:a + n(b + c) + b = 2(a + b)
将这个等式变化一下便是 **a = c + (n-1)(b+c)**么。

看着这个图,我们来翻译一个这个数学等式的意思。
假设从头节点走了a步,到达了成环节点。便等于我在相遇节点走了 c 步 + n圈。
我们在p1节点与p2节点相遇的时候,再去设置一个p3节点让它等于头节点。这个时候,p3也一次走一步。
你看图,当p3在头节点走了a步的时候,是不是正好与p1在b的时候走了c步呢?

现在,我们是不是就可以写代码了。

代码如下:

class Solution {
public:ListNode *detectCycle(ListNode *head) {ListNode* p1 = head;ListNode* p2 = head;while(p2){p1 = p1->next;if(p2->next)p2 = p2->next->next;else return nullptr;if(p1 == p2) {ListNode* p3 = head;while(p3!=p1){p1 = p1->next;p3 = p3->next;}return p3;}}return nullptr;}
};

复杂度分析:
时间复杂度:O(N),N为节点的长度。因为你在实际推演的过程中会发现,p1指针走过的最长的路程也不会超过链表中节点的个数,而是等于节点的个数,所以时间复杂度是O(N)
空间复杂度:O(1),我们设置了几个变量而已,没有使用额外的数据结构,所以是O(1)。

总结

这道题的普通做法,实在是没有什么难度,只要你能想起来有unordered_set等哈希的数据结构。这道题就是简单中的简单。但是如果你想要实现进阶版的难度,需要你具有一定的数学推导能力,和发现美的眼睛。。

相关内容

热门资讯

前端-session、jwt 目录:   (1)session (2&#x...
linux入门---制作进度条 了解缓冲区 我们首先来看看下面的操作: 我们首先创建了一个文件并在这个文件里面添加了...
关于测试,我发现了哪些新大陆 关于测试 平常也只是听说过一些关于测试的术语,但并没有使用过测试工具。偶然看到编程老师...
前缀和与对数器与二分法 1. 前缀和 假设有一个数组,我们想大量频繁的去访问L到R这个区间的和,...
nodejs:本地安装nvm实... 一、背景-使用不同版本node的原因 vue3+ts、nuxt3版本,node...
JAVA集合知识整理 Java集合知识整理 HashMap相关 HashMap的底层数据结构:jdk1.8之...
无刷直流电机介绍及单片机控制实... 无刷直流电机介绍及单片机控制实例前言基本概念优势与劣势使用寿命基本结构使用单片机控制实例电子调速器&...
fwdiary(2) dp2 1.传纸条  AcWing 275. 传纸条 - AcWing 走两条路,走一条最大的...
常用的DOS命令 常用的DOS命令 DOS(Disk Operating System,磁...
<C++> 类和对象(下) 1.const成员函数将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数,cons...