判斷單鏈表是否存在環,判斷兩個連結串列是否相交問題詳解
阿新 • • 發佈:2018-12-27
有一個單鏈表,其中可能有一個環,也就是某個節點的next指向的是連結串列中在它之前的節點,這樣在連結串列的尾部形成一環。
問題:
1、如何判斷一個連結串列是不是這類連結串列?
2、如果連結串列為存在環,如何找到環的入口點?
解答:
一、判斷連結串列是否存在環,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,如果連結串列存在環,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,則為無環連結串列)程式如下:
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、找到環的入口點
當fast若與slow相遇時,slow肯定沒有走遍歷完連結串列,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
設整個連結串列長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,從連結串列頭到環入口點等於(n-1)迴圈內環+相遇點到環入口點,於是我們從連結串列頭、與相遇點分別設一個指標,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)
{
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;
}
擴充套件問題:
判斷兩個單鏈表是否相交,如果相交,給出相交的第一個點(兩個連結串列都不存在環)。
比較好的方法有兩個:
一、將其中一個連結串列首尾相連,檢測另外一個連結串列是否存在環,如果存在,則兩個連結串列相交,而檢測出來的依賴環入口即為相交的第一個點。
二、如果兩個連結串列相交,那個兩個連結串列從相交點到連結串列結束都是相同的節點,我們可以先遍歷一個連結串列,直到尾部,再遍歷另外一個連結串列,如果也可以走到同樣的結尾點,則兩個連結串列相交。
這時我們記下兩個連結串列length,再遍歷一次,長連結串列節點先出發前進(lengthMax-lengthMin)步,之後兩個連結串列同時前進,每次一步,相遇的第一點即為兩個連結串列相交的第一個點。
問題:
1、如何判斷一個連結串列是不是這類連結串列?
2、如果連結串列為存在環,如何找到環的入口點?
解答:
一、判斷連結串列是否存在環,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,如果連結串列存在環,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,則為無環連結串列)程式如下:
bool IsExitsLoop(slist *head)
{
slist *slow
while ( fast && fast->next )
{
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if ( slow == fast ) break;
}
return!(fast == NULL || fast->next == NULL);
}
二、找到環的入口點
當fast若與slow相遇時,slow肯定沒有走遍歷完連結串列,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
設整個連結串列長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,從連結串列頭到環入口點等於(n-1)迴圈內環+相遇點到環入口點,於是我們從連結串列頭、與相遇點分別設一個指標,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
{
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;
{
slow = slow->next;
fast = fast->next;
}
return slow;
}
擴充套件問題:
判斷兩個單鏈表是否相交,如果相交,給出相交的第一個點(兩個連結串列都不存在環)。
比較好的方法有兩個:
一、將其中一個連結串列首尾相連,檢測另外一個連結串列是否存在環,如果存在,則兩個連結串列相交,而檢測出來的依賴環入口即為相交的第一個點。
二、如果兩個連結串列相交,那個兩個連結串列從相交點到連結串列結束都是相同的節點,我們可以先遍歷一個連結串列,直到尾部,再遍歷另外一個連結串列,如果也可以走到同樣的結尾點,則兩個連結串列相交。
這時我們記下兩個連結串列length,再遍歷一次,長連結串列節點先出發前進(lengthMax-lengthMin)步,之後兩個連結串列同時前進,每次一步,相遇的第一點即為兩個連結串列相交的第一個點。