判断单链表是否有环,有一个很简单的算法,即快慢指针算法。

判断单链表是否有环,如果有环则找到其环的入口_环


我们可以创建两个指针,一个慢指针slow,一个快指针fast,都是从头结点开始往后遍历。其中满指针一次走一步,即​​slow = slow->next;​​​,而快指针一次走两步,即​​fast = fast->next->next;​​​,如果链表有环,那么这两个指针必然会相遇,否则fast指针若先指向了​​NULL​​,那么显然链表是可以穷尽的,也就自然就没有环了。

大家如果想练手可以去:​​https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle/​​ 下面放上我的代码:

/**
* Definition of singly-linked-list:
* class ListNode {
* public:
* int val;
* ListNode *next;
* ListNode(int val) {
* this->val = val;
* this->next = NULL;
* }
* }
*/

class Solution {
public:
/**
* @param head: The first node of linked list.
* @return: True if it has a cycle, or false
*/
bool hasCycle(ListNode * head) {
// do the null case
if(head == NULL) return false;
ListNode* fast = head;
ListNode* slow = head;

// 只需判断fast指针是否为空就行了,毕竟它走得快
while(fast != NULL)
{
slow = slow->next;
// 如果能走到空指针,则一定不是环
if(fast->next == NULL || fast->next->next == NULL) return false;
else fast = fast->next->next;

// the true case
if(slow == fast) return true;
}
return false;
}
};

网传的判断是否有环的方法还有穷举法和hash表法,不过都没快慢指针法这么好,大家有兴趣可以自行去了解一下。
好,既然我们已经学会如何判断单链表是否有环了,那又如何找到这个环的入口地址呢?

其实啊,这也不难,只要对上面那个算法进行一些补充就行了。
我们先来细致地分析一下上面的快慢指针。
你们可以在纸上模拟一下,或者稍微想一想,就能发现,当快慢指针相遇的时候,慢指针要么还没走完一遍全程,要么刚好走完全程,而且刚好走完全程的情况是这整个链表都是一个环。

我们直接讨论一般情况。看下图,A为起点,B为环的入口节点,C为快慢指针相遇节点,中间的其余节点均省略没画了。A到B的距离为​​S​​​,B到C的距离为​​t​​​,C到B的距离为​​X​​。

判断单链表是否有环,如果有环则找到其环的入口_有环_02


那么,在两个指针相遇的时候,

慢指针共走过的路程为(A->B->C):s+t

快指针共走过的路程为(A->B->C->B->C):s+t+x+t

而且因为快指针走过的速度是慢指针两倍,因此:s+t+x+t = 2*(s+t)

因此可以得出,​​x=s​​ 这意味着,从A到B的距离和从C到B的距离是相同的!

那么,如果我们在快慢指针相遇之后,让慢指针继续走下去,而同时让另一个指针从A节点出发往B走,那么它们俩相遇的那个节点,就一定会是B节点,即这个环的入口节点!

嘿嘿,大家可以试试这道题:​​https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle-ii/​​ 我的代码:

/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* ListNode *next;
* ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
* };
*/
class Solution {
public:
ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
ListNode* slow = head;
ListNode* fast = head;

while(fast != NULL)
{
slow = slow->next;
if(fast->next == NULL || fast->next->next == NULL) return NULL;
else fast = fast->next->next;

if(fast == slow)
{
fast = head;
while(fast!=slow)
{
fast = fast->next;
slow = slow->next;
}
return slow;
}
}
return NULL;
}
};

用上面的方法,我们就可以很轻松地解决另一道题了,即:如何判断两个单链表是否相交,别小看这道题,这道题在有环的情况下就需要是用到上面刚刚学到的算法啦!