筆試題:如何判斷單鏈表是否存在環
阿新 • • 發佈:2019-01-10
1.如何判斷是否有環?如果有兩個頭結點指標,一個走的快,一個走的慢,那麼若干步以後,快的指標總會超過慢的指標一圈。
2.如何計算環的長度?第一次相遇(超一圈)時開始計數,第二次相遇時停止計數。
3.如何判斷環的入口點:碰撞點p到連線點的距離=頭指標到連線點的距離,因此,分別從碰撞點、頭指標開始走,相遇的那個點就是連線點。
為什麼呢?需要一個簡單的計算過程:
(1) 當fast與slow相遇時,show肯定沒有走完連結串列,而fast已經在還裡走了n(n>= 1)圈。假設slow走了s步,那麼fast走了2s步。fast的步數還等於s走的加上環裡轉的n圈,所以有:
2s = s + nr。因此,s = nr。
(2) 設整個連結串列長為L,入口據相遇點X,起點到入口的距離為a。因為slow指標並沒有走完一圈,所以:
a + x = s,帶入第一步的結果,有:a + x = nr = (n-1)r + r = (n-1)r + L - a;即:
a = (n-1)r + L -a -x;
這說明:從頭結點到入口的距離,等於轉了(n-1)圈以後,相遇點到入口的距離。因此,我們可以在連結串列頭、相遇點各設一個指標,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。
也許大家有一個問題,就是為什麼“當fast與slow相遇時,show肯定沒有走完連結串列”。這個問題比較坑,我也沒有找到很好的證明。不過大家自己畫幾個試試,會發現的確是這樣。
#include <stdio.h> typedef struct Node { int val; Node *next; }Node,*pNode; //判斷是否有環 bool isLoop(pNode pHead) { pNode fast = pHead; pNode slow = pHead; //如果無環,則fast先走到終點 //當連結串列長度為奇數時,fast->Next為空 //當連結串列長度為偶數時,fast為空 while( fast != NULL && fast->next != NULL) { fast = fast->next->next; slow = slow->next; //如果有環,則fast會超過slow一圈 if(fast == slow) { break; } } if(fast == NULL || fast->next == NULL ) return false; else return true; } //計算環的長度 int loopLength(pNode pHead) { if(isLoop(pHead) == false) return 0; pNode fast = pHead; pNode slow = pHead; int length = 0; bool begin = false; bool agian = false; while( fast != NULL && fast->next != NULL) { fast = fast->next->next; slow = slow->next; //超兩圈後停止計數,挑出迴圈 if(fast == slow && agian == true) break; //超一圈後開始計數 if(fast == slow && agian == false) { begin = true; agian = true; } //計數 if(begin == true) ++length; } return length; } //求出環的入口點 Node* findLoopEntrance(pNode pHead) { pNode fast = pHead; pNode slow = pHead; while( fast != NULL && fast->next != NULL) { fast = fast->next->next; slow = slow->next; //如果有環,則fast會超過slow一圈 if(fast == slow) { break; } } if(fast == NULL || fast->next == NULL) return NULL; slow = pHead; while(slow != fast) { slow = slow->next; fast = fast->next; } return slow; }