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[数据结构与算法]LeetCode50天刷题计划第二季(Day 22 — 环形链表 II(15.00- 16.20)

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档


前言

学到老活到老

一、题目

环形链表 II

给定一个链表的头节点 head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 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,评测系统内部使用整数 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。

不允许修改 链表。

示例

示例 1:
输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

示例 2:
输入:head = [1,2], pos = 0
输出:返回索引为 0 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

示例 3:
输入:head = [1], pos = -1
输出:返回 null
解释:链表中没有环。

提示

链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
-105 <= Node.val <= 105
pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

进阶

你是否可以使用 O(1) 空间解决此题?

二、思路

1.快慢指针

首先想到判断列表是否有环的重要方法就是双指针(快慢指针),只要快慢指针(一次慢指针走一步,快指针走两步)能够相遇,则一定存在环。如果快指针到了链表尾,则无环。那么为了找到入口,是否可以探寻一下其中的数学关系呢?

①第一步,我们来假设从链表的起点到环入口处的长度为a,环的一遍长度为b,那么当快慢指针相遇的时候,显然快指针一定比慢指针多走了整数个b的距离(可以想象为操场跑圈,一个b为一圈),又因为快指针的速度是慢指针的2倍,当时间相同的情况下,快指针比慢指针多跑的距离就是慢指针所跑的距离,因此,当二者相遇时,慢指针走的距离为k*b(k为正整数)

②第二步,当慢指针在有环的链表中移动,每当路程为a+k*b(k为非负整数)时,就会到达环的入口,因此,当慢指针第一次与快指针相遇时,再走a步它就会再一次路过环的入口;那么如何让他再走a步呢?让我们回到之前的设定,a是假设的链表的起点到环入口处的长度,因此,如果我们此时放一个慢指针二号在链表起点,让他和慢指针一号同时移动(一次一步),那么当两个慢指针相遇的时候,就路过了环的入口。

最后,双指针思路(准确讲是“三指针”)理论上很复杂,但实现起来却很容易:首先让快慢指针遍历链表,如果相遇失败,说明链表无环,直接返回None;如果成功相遇,再设置第二个慢指针继续遍历,返回相遇的结点即可。

2.哈希表

此外还想到一种笨方法,很猎奇(liumang):
遍历一次链表,途中将每个结点加入哈希表中,当遇到重复结点即可找到,这种方法空间复杂度较高,尝试一下发现还真行。
就怕流氓有文化啊家人们

三、代码

1.快慢指针

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        fast=slow=slow2=head #设置快慢2指针
        #第一次
        while(fast != None):
            slow=slow.next #移动
            if(fast.next != None): 
                fast=fast.next.next
            else:
                fast=None
            if(fast == slow): #相遇
                break
        if(fast == None): #无环
            return None
        #第二次
        while(slow != slow2):
            slow=slow.next
            slow2=slow2.next
        return slow

在这里插入图片描述

2.哈希表

# Definition for singly-linked list.
# class ListNode:
#     def __init__(self, x):
#         self.val = x
#         self.next = None

class Solution:
    def detectCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> Optional[ListNode]:
        p=head #设置指针
        d=dict() #创建哈希表
        #第一次
        while(p != None):
            if(p in d): #结点在哈希表中
                return p
            else: #不在
                d[p]=1
            p=p.next
        if(p==None): #无环
            return None

在这里插入图片描述

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加:2022-10-31 12:25:10  更:2022-10-31 12:28:22 
 
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