单链表OJ题:LeetCode--142.环形链表Ⅱ(判断第一次入环的节点)

简介: LeetCode--142.环形链表Ⅱ:C语言实现的详细题解过程以及题解的证明思路,提供完整代码。

 朋友们、伙计们,我们又见面了,本期来给大家解读一下LeetCode中第142道单链表OJ题,如果看完之后对你有一定的启发,那么请留下你的三连,祝大家心想事成!

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LeetCode--142.环形链表Ⅱ: https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle-ii/description/

目录

1.题目介绍

2.实例演示

3.解题思路

4.思路验证

5.其他解题方法


1.题目介绍

给定一个链表的头节点  head ,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null。

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。不允许修改 链表。

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2.实例演示

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3.解题思路

小编在这里给大家推荐比较简单的解题思路,同样的都是使用快慢指针的,我们先来讲具体的解题思路,后面会验证这种方法的正确性:

       同样的还是设置快慢指针,慢指针一次走一步,快指针一次走两步,同样的我们先来判断链表是否有环(如何判断链表有环大家可以去看LeetCode:141.环形链表这篇博客,里面包含了具体解题思路),在判断是否有环之后呢,我们要找到第一次入环的节点,那这个就比较麻烦了,该怎么找呢?小编在这里给大家提供一个简单的解法:记录环中快慢指针相遇的节点(meet),然后让一个指针从链表的头(head)开始走,一次都走一步,当meet和head相遇时它们就是第一次入环的节点。

代码演示:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    //设置快慢指针
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    //快慢指针的相遇节点
    struct ListNode* meet = NULL;
    //判断是否有环
    while(fast && fast->next)
    {
        fast = fast->next->next;
        slow = slow->next;
        //若有环则记录快慢指针的相遇节点
        if(fast == slow)
        {
            meet = slow;
            //找第一次入环的节点
            while(meet != head)
            {
                //一次都走一步
                meet = meet->next;
                head = head->next;
            }
            return meet;
        }
    }
    //无环则返回NULL
    return NULL;
}
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4.思路验证

要求环形链表第一次入环的节点,我们使用的这种快慢指针的方法是很简单的,也是很巧妙的,这种方法具体是怎么实现的,让我们接着往下来看:

我们假设环的长度为C,链表的头到第一次入环节点的距离为L,第一次入环的节点到相遇点的距离为X。

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慢指针在这里有一个分析问题:slow有没有可能在环里面转了好几圈快指针才追上?

答案是肯定不可能,因为快指针的速度是慢指针的2倍,不存在错过的情况,所以慢指针不存在走好几圈才能被快指针追上的情况。

很多老铁在这里验证的时候使用了一种错误的验证方法:

慢指针slow走的路程是:L + X

快指针fast走的路程是:L + X + C

那么就有一种对应的关系:2 * (L + X) =  L + X + C

                                                        L = C - X

这种方法有一个弊端,比如一个环形链表前面进环的路程(L)非常的长,而环(C)又非常的小,那这就出现问题了:

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所以呢我们可以将这种特殊的情况考虑进去,那么我们应该先算快指针fast走的路程:

快指针fast走的路程:L + n * C + X(n为慢指针进环之前快指针在环里面走过的圈数)

慢指针slow走的路程是:L + X

那么就有一种对应的关系: 2 * (L + X) =  L + X + n * C

                                                            L = n * C - X

那么这样解释起来就好多了,相遇节点到第一次入环的节点的距离为C - X

头节点到第一次入环节点的距离为L,那么根据 L = n * C - X这个对应关系,就可以推出从相遇节点每次走一步,头指针每一次走一步,当它们两个相遇的时候就是这个环形链表第一次入环的节点。

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5.其他解题方法

除了上面我们验证的这个方法外,还有另外的一种方法,小编在这里只说思路,感兴趣的老铁可以自己尝试一下:

分割环形链表法:

可以记录快慢指针的相遇节点,然后以这个相遇点为起点,保存并记录相遇节点的下一个节点,然后将相遇节点和它的下一个节点断开链接,将这个环一分为二,这时就转换成了链表相交的问题。

一个链表是从头开始,另一个链表的头是从相遇点的下一个节点,那么这两个链表的相交节点就是第一次入环的节点。

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感兴趣的老铁可以自己动手写一下完整的代码。

朋友们、伙计们,美好的时光总是短暂的,我们本期的的分享就到此结束,最后看完别忘了留下你们弥足珍贵的三连喔,感谢大家的支持!


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