單鏈表中判斷是否存在環

2021-06-16 07:44:21 字數 2343 閱讀 8283

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有乙個單鏈表,其中可能有乙個環,也就是某個節點的next指向的是鍊錶中在它之前的節點,這樣在鍊錶的尾部形成一環。1、如何判斷乙個鍊錶是不是這類鍊錶?2、如果鍊錶為存在環,如果找到環的入口點?擴充套件:判斷兩個單鏈表是否相交,如果相交,給出相交的第乙個點。

有乙個單鏈表,其中可能有乙個環,也就是某個節點的next指向的是鍊錶中在它之前的節點,這樣在鍊錶的尾部形成一環。

問題:1、如何判斷乙個鍊錶是不是這類鍊錶?

2、如果鍊錶為存在環,如果找到環的入口點?

解答:一、判斷鍊錶是否存在環,辦法為:

設定兩個指標(fast, slow),初始值都指向頭,slow每次前進一步,fast每次前進二步,如果鍊錶存在環,則fast必定先進入環,而slow後進入環,兩個指標必定相遇。(當然,fast先行頭到尾部為null,則為無環鏈表)程式如下:

bool i***itsloop(slist * head)

return   ! (fast  ==  null  ||  fast -> next  ==  null);

} 二、找到環的入口點(看下面的附加方法比較好)

當fast若與slow相遇時,slow肯定沒有走遍歷完鍊錶,而fast已經在環內迴圈了n圈(1<=n)。假設slow走了s步,則fast走了2s步(fast步數還等於s 加上在環上多轉的n圈),設環長為r,則:

2s = s + nr

s= nr

設整個鍊錶長l,入口環與相遇點距離為x,起點到環入口點的距離為a。

a + x = nr

a + x = (n – 1)r +r = (n-1)r + l - a

a = (n-1)r + (l – a – x)

(l – a – x)為相遇點到環入口點的距離,由此可知,從煉表頭到環入口點等於(n-1)迴圈內環+相遇點到環入口點,於是我們從煉表頭、與相遇點分別設乙個指標,每次各走一步,兩個指標必定相遇,且相遇第一點為環入口點。

程式描述如下:

slist *  findloopport(slist * head)

if  (fast  ==  null  ||  fast -> next  ==  null)

return  null;

slow  =  head;

while  (slow  !=  fast)

return  slow;

} 附一種易於理解的解釋:

一種o(n)的辦法就是(搞兩個指標,乙個每次遞增一步,乙個每次遞增兩步,如果有環的話兩者必然重合,反之亦然): 

關於這個解法最形象的比喻就是在操場當中跑步,速度快的會把速度慢的扣圈

可以證明,p2追趕上p1的時候,p1一定還沒有走完一遍環路,p2也不會跨越p1多圈才追上

我們可以從p2和p1的位置差距來證明,p2一定會趕上p1但是不會跳過p1的

因為p2每次走2步,而p1走一步,所以他們之間的差距是一步一步的縮小,4,3,2,1,0 到0的時候就重合了(以5個節點為例)

根據這個方式,可以證明,p2每次走三步以上,並不總能加快檢測的速度,反而有可能判別不出有環

既然能夠判斷出是否是有環路,那改如何找到這個環路的入口呢? 

解法如下: 當p2按照每次2步,p1每次一步的方式走,發現p2和p1重合,確定了單向鍊錶有環路了

接下來,讓p2回到鍊錶的頭部,重新走,每次步長不是走2了,而是走1,那麼當p1和p2再次相遇的時候,就是環路的入口了。

這點可以證明的:

在p2和p1第一次相遇的時候,假定p1走了n步驟,環路的入口是在p步的時候經過的,那麼有

p1走的路徑: p+c = n;         c為p1和p2相交點,距離環路入口的距離

p2走的路徑: p+c+k*l = 2*n;   l為環路的周長,k是整數

顯然,如果從p+c點開始,p1再走n步驟(即k*l步,p1又迴圈了k圈)的話,還可以回到p+c這個點

同時p2從頭開始走的話,經過n步,也會達到p+c這點

顯然在這個步驟當中p1和p2只有前p步驟走的路徑不同,所以當p1和p2再次重合的時候,必然是在鍊錶的環路入口點上。

擴充套件問題:

判斷兩個單鏈表是否相交,如果相交(假設兩個鍊錶都不存在環),給出相交的第乙個點。

比較好的方法有兩個:

一、將其中乙個鍊錶首尾相連,檢測另外乙個鍊錶是否存在環,如果存在(該環就是首尾相連的鍊錶),則兩個鍊錶相交,而檢測出來的依賴環入口即為相交的第乙個點。

二、如果兩個鍊錶相交,那個兩個鍊錶從相交點到鍊錶結束都是相同的節點,我們可以先遍歷乙個鍊錶,直到尾部,再遍歷另外乙個鍊錶,如果也可以走到同樣的結尾點,則兩個鍊錶相交。

這時我們記下兩個鍊錶length,再遍歷一次,長鍊表節點先出發前進(lengthmax-lengthmin)步,之後兩個鍊錶同時前進,每次一步,相遇的第一點即為兩個鍊錶相交的第乙個點。

判斷單鏈表中是否存在環

1 使用快慢指標 慢指標每次移動乙個結點,快指標每次移動兩個結點,快指標移動的快,必將先進入環,待慢指標移動進環內,就有點像追及問題了,快指標移動的快,當 p1 p2 時,就說明快慢指標相遇了,即鍊錶有環。懶得畫圖,就描述一下算了。bool hascycle listnode head return...

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判斷單鏈表是否存在環

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