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判断一个链表是否有环的方法

2019年06月02日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2262字 ⁄ 字号 评论关闭
  • 如何判断一个链表中是否存在环:

设置两个指针,开始都指向链表头,然后其中一个指针每次向前走一步,另一个指针每次向前走两步,如果快的遇到NULL了,证明该链表中没有环,如果有环,快的指针每次都要比慢的多走一步,最终两个指针会相遇,(注意:这里快指针不会跳过慢指针而不相遇,因为它每次都只比慢指针多走一个单位)

  1. <SPAN style="FONT-SIZE: 18px">bool judge(list *head)  
  2. {  
  3.     if(head == NULL)  
  4.     {  
  5.         return false;//没有环
      
  6.     }  
  7.   
  8.     list *pFast = head;  
  9.     list *pSlow = head;  
  10.   
  11.     while(pFast->next != NULL && pFast->next->next != NULL)  
  12.     {  
  13.         pFast = pFast->next->next;  
  14.         pSlow = pSlow->next;  
  15.   
  16.         if(pFast == pSlow)  
  17.         {  
  18.             return true;  
  19.         }  
  20.     }  
  21.   
  22.     return false;  
  23. }</SPAN>  
判断一个链表是否有环?

1.如何判断一个链表是不是这类链表?  

2、如果链表为存在环,如果找到环的入口点?

解答:

一、判断链表是否存在环,办法为:

设置两个指针(fast, slow),初始值都指向头,slow每次前进一步,fast每次前进二步,如果链表存在环,则fast必定先进入环,而slow后进入环,两个指针必定相遇。(当然,fast先行头到尾部为NULL,则为无环链表)程序如下:

bool IsExitsLoop(slist *head) {     slist *slow = head, *fast = head;
    while ( fast && fast->next )     {         slow = slow->next;         fast = fast->next->next;
        if ( slow == fast )
break
;     }
    return
!(fast == NULL || fast->next ==
NULL); }

二、找到环的入口点

当fast若与slow相遇时,slow肯定没有走遍历完链表,见注释(1)而fast已经在环内循环了n圈(1<=n)。假设slow走了s步,则fast走了2s步(fast步数还等于s 加上在环上多转的n圈),设环长为r,则:

 2s = s + nr    s= nr

设整个链表长L,入口环与相遇点距离为x,起点到环入口点的距离为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)为相遇点到环入口点的距离,由此可知,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。程序描述如下:

slist* FindLoopPort(slist *head) {     slist *slow = head, *fast = head;
    while ( fast && fast->
next )     {         slow = slow->next;         fast = fast->next->next;        
if ( slow == fast )
break
;     }
    if
(fast == NULL || fast->next ==
NULL)    
    return
NULL;     slow = head;
    while (slow !=
fast)     {          slow = slow->next;          fast = fast->next;     }
    return
slow; }

扩展问题:

判断两个单链表是否相交,如果相交,给出相交的第一个点(两个链表都不存在环)。

比较好的方法有两个:

一、将其中一个链表首尾相连,检测另外一个链表是否存在环,如果存在,则两个链表相交,而检测出来的依赖环入口即为相交的第一个点。

二、如果两个链表相交,那么两个链表从相交点到链表结束都是相同的节点,我们可以先遍历一个链表,直到尾部,再遍历另外一个链表,如果也可以走到同样的结尾点,则两个链表相交。

这时我们记下两个链表length,再遍历一次,长链表节点先出发前进(lengthMax-lengthMin)步,之后两个链表同时前进,每次一步,相遇的第一点即为两个链表相交的第一个点。

注释1

设r为环长,则fast指针r/2内可以跑完一圈,若r为奇数,刚r步内fast会遍历循环内所有点.刚r内一定会跟slow相遇.若r为偶数,r/2步内可令fast跟slow的最近距离为2或1(f追赶s).若为2,则

          fast+2=slow

   所以下一步时slow的位置是slow+1;而fast则为fast+2;

   再下步slow+2,fast+4;

   因为之前fast+2=slow,所以

         slow-2+4=slow+2

   又因为最近距离为1时,只要两指针各走一步便相遇.

   所以两指针相遇.最大步数为s<=r/2+2(r>=4)

   注:注释部分为本人加上去的,只作参考.若有错,请见谅.

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