1.如何判断链表是否有环?如果有两个头结点指针,一个走的快,一个走的慢,那么若干步以后,快的指针总会超过慢的指针一圈。
2.如何计算环的长度?第一次相遇(超一圈)时开始计数,第二次相遇时停止计数。
3.如何判断环的入口点:相遇点到环入口的距离=头指针到环入口的距离,因此,分别从相遇点、头指针开始走,相遇的那个点就是环入口。
为什么呢?需要一个简单的计算过程:
(1)当fast与slow相遇时,slow肯定没有走完链表,而fast已经在环里走了n(n>= 1)圈。假设slow走了s步,那么fast走了2s步。fast的步数还等于s走的加上环里转的n圈,假设环长为r,所以有:
2s = s + nr。因此,s = nr。
(2)设整个链表长为L,入口到相遇点的距离为x,起点到入口的距离为a。因为slow指针并没有走完一圈,所以有:
a + x = s。
带入第一步的结果,有:
a + x = nr = (n-1)r + r = (n-1)r + L - a;即:
a = (n-1)r + L - a - x;
这说明:从头结点到入口的距离,等于转了(n-1)圈以后,相遇点到入口的距离。因此,我们可以在链表头、相遇点各设一个指针,每次各走一步,两个指针必定相遇,且相遇第一点为环入口点。
也许大家有一个问题,就是为什么“当fast与slow相遇时,slow肯定没有走完链表”。这个问题比较坑,我也没有找到很好的证明。不过大家自己画几个试试,会发现的确是这样。
4.如何判断两个链表(不带环)是否相交?将其中的一个链表首尾相连,然后判断另一个链表是否带环即可。这个比较简单,程序就省略了。
#include <stdio.h> typedef struct Node { int val; Node *next; }Node,*pNode; //判断是否有环 bool isLoop(pNode pHead) { pNode fast = pHead; pNode slow = pHead; //如果无环,则fast先走到终点 //当链表长度为奇数时,fast->next为空 //当链表长度为偶数时,fast为空 while(fast != NULL && fast->next != NULL) { fast = fast->next->next; slow = slow->next; //如果有环,则fast会超过slow一圈 if(fast == slow) { break; } } if(fast == NULL || fast->next == NULL) return false; else return true; } //计算环的长度 int loopLength(pNode pHead) { if(isLoop(pHead) == false) return 0; pNode fast = pHead; pNode slow = pHead; int length = 0; bool begin = false; bool agian = false; while(fast != NULL && fast->next != NULL) { fast = fast->next->next; slow = slow->next; //超两圈后停止计数,跳出循环 if(fast == slow && agian == true) break; //超一圈后开始计数 if(fast == slow && agian == false) { begin = true; agian = true; } //计数 if(begin == true) ++length; } return length; } //求出环的入口点 Node* findLoopEntrance(pNode pHead) { pNode fast = pHead; pNode slow = pHead; while(fast != NULL && fast->next != NULL) { fast = fast->next->next; slow = slow->next; //如果有环,则fast会超过slow一圈 if(fast == slow) { break; } } if(fast == NULL || fast->next == NULL) return NULL; slow = pHead; while(slow != fast) { slow = slow->next; fast = fast->next; } return slow; }