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判断链表中是否存在环问题、判断两个链表是否相交问题及其扩展

2018年09月29日 ⁄ 综合 ⁄ 共 962字 ⁄ 字号 评论关闭

一、已知一个单链表p,如何判断它是否存在环。

定义两个指针fast和slow,均初始化为p,fast一次走2步,slow一次走1步,如果两个指针在q处相遇,那么存在环,相遇的地方一定是slow一圈没有走完,fast走完一圈,在走第二圈的时候。

扩展:如何知道环的长度?如何找出环的连接点在哪里?带环链表的长度是多少?

记录q的位置,继续走直到再碰上q那么之间走过的距离就是环的长度;

slow从p重新开始走,fast从q开始走,每次都是走1步,相遇的地方就是环的连接点;

知道环的长度和slow从p到连接点的长度相加就是链表的长度;

二、已知两个没有环的链表p和q,如何判断两个链表是否相交。

方法一:将第一个链表中的节点根据其地址进行hash,建立hash表,然后对第二个链表每个节点地址查询hash表,如果某个节点在hash表中出现,那么说明第二个链表和第一个链表有公共节点。该方法时间复杂度为o(length1+length2);但是它需要o(length1)的存储空间来存储哈希表。

方法二:将第二个链表的头节点链接到第一个链表的最后,遍历第二个链表,如果在此过程中又回到起始点即q,那么说明这两个链表相交。最后注意要恢复原来的状态。去掉第一个链表到第二个链表头节点的链接。时间复杂度为o(length1+length2)。

方法三:如果两个没有环的链表相交,那么在这个相交节点之后的每一个节点都是两个链表所共有的,这样,最后一个节点一定是共有的,所以我们只要看两个链表最后一个节点是否相同即可。时间复杂度o(length1+length2)。

如何确定第一个相交节点的位置:

设较长链表长度为maxLength,较短链表长度为minLength,定义两个指针pTemp=p和qTemp=q(假设pTemp更长),让pTemp先走maxLength-minLength步,然后pTemp和qTemp再同时走,直到找到某个结点使得pTemp == qTemp,该节点就是第一个相交节点位置。

扩展:如果链表可能存在环,那么如何判断?

如果两个链表都没环,同原算法;如果一个有环,一个没有,那么必然不相交;如果两个链表都有环,判断一个链表环上的任一点是否在另一个链表上,如果是,那么两个链表相交,反之不相交。所以此问题关键是判断一个链表中是否存在环。

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