单向链表的长度定义为链表中的节点个数。如果链表中没有环则用如下算法
链表节点定义如下
struct node { int v; node *next; };
算法如下
/* 返回链表的长度 链表为空 返回0 */ size_t listLen(node * p) { size_t num = 0; while (p!=NULL) { num++; p = p->next; } return num; }
由于有环的存在,因此上面的算法有可能陷入死循环。
对于链表有没有环,可设置两个指针,访问链表。一个前进的快点,一个慢点。如果有环,那么两个指针必将相遇。因此判断链表有没有环算法如下:
bool haveRing(node *p) { node * slow = p; // 遍历的慢 每次前进一个节点 node * fast = p; // 遍历的快,每次前进二个节点 if(fast != NULL) { fast = fast ->next; //让fast先走一步 } while (fast&& fast->next) { if (fast == slow || fast->next == slow) { break; } slow = slow->next; fast = fast->next->next; } return !(fast == NULL || fast->next == NULL); }
当有环的时候如何求环的入口节点呢?
设环的长度为r,链表长度为L,节点相遇时slow走了s步,fast在环中转了n圈,入口环与相遇点距离为x,起点到环入口点的距离为a。slow走一步,fast走两步。
因此
- 2s=nr+s
- s= nr
- s = a + x
- L = a + r => r = L - a
- a+x = nr
- = (n-1)r + r
- = (n-1)r + L -a
- a = (n-1)r + L -a - x
- a = (n-1)r + L-s
L-s为从相遇点开始到环入口的距离。公式12就是说也就是说,从相遇点开始,从链表头到环入口点等于(n-1)循环内环+相遇点到环入口点,于是我们从链表头、与相遇点分别设一个指针,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。
算法如下:
/* 返回链表的结尾 如果没有环,则返回NULL 如果有环,则返回节点的next 为环的入口节点 */ node * FindListTail(node *p) { node * slow = p; // 遍历的慢 每次前进一个节点 node * fast = p; // 遍历的快,每次前进二个节点 if(fast != NULL) { fast = fast ->next; //让fast先走一步 } while (fast&& fast->next) { if (fast == slow || fast->next == slow) { break; } slow = slow->next; fast = fast->next->next; } //没有环 if (fast == NULL || fast->next == NULL) { return NULL; } //slow表示相遇节点 if (fast->next == slow) { slow = fast ->next; } fast = p; // 现在fast每次也仅前进一步 node *tail = NULL; while (slow != fast) { tail = slow; slow = slow->next; fast = fast->next; } return tail; }
最后,求链表的长度算法如下:
size_t listLen(node * p) { node * tail = FindListTail(p); size_t num = 0; while (p!=tail) { num++; p = p->next; } if (tail != NULL) { num +=1; // 加上最后一个节点 } return num; }