leetcode链表之环形链表

141、环形链表

题目:

给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环。

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)。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。

如果链表中存在环 ,则返回 true 。 否则,返回 false 。

示例1:

输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

示例2:

输入:head = [1,2], pos = 0
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

示例3:

输入:head = [1], pos = -1
输出:false
解释:链表中没有环。

思路:
解法1

很容易就会想到将遍历到的结点都存储起来,这样如果有环的话,那么环里的结点会遍历多次

代码:

class Solution:
    def hasCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> bool:
        # 选择用集合存储,这样查找的效率比较高
        seen = set()
        cur = head
        while cur:
            # 如果发现结点在集合中,就说明有环的存在
            if cur in seen: return True
            seen.add(cur)
            cur = cur.next
        return False

解法2:

遍历链表,一般可以采用快慢指针来解决,如果没有环,那么快指针会走到链表的尾结点,如果有环,快慢指针会在环的某个点相遇。

代码:

class Solution:
    def hasCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> bool:
        if not head or not head.next: return False
        slow = fast = head
        while fast and fast.next:
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next
            # 如果快慢结点相遇了,就说明存在环
            if slow == fast: return True
        return False

142、环形链表2

题目

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。

示例1:

输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

示例2:

输入:head = [1,2], pos = 0
输出:返回索引为 0 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

示例3:

输入:head = [1], pos = -1
输出:返回 null
解释:链表中没有环。

思路

这道题和判断链表有无环很像,这里可以在判断的基础上进行修改。

解法1:

如果有环,那么第一个出现重复的结点,就是环的入口点了。

class Solution:
    def hasCycle(self, head: Optional[ListNode]) -> bool:
        # 选择用集合存储,这样查找的效率比较高
        seen = set()
        cur = head
        while cur:
            # 第一个出现重复的点,就是环的入口点
            if cur in seen: return cur
            seen.add(cur)
            cur = cur.next
        return None

解法2:

快慢指针可以找到是否有环,但是快慢指针相遇的位置不一定是环的入口,可以想到此时慢节点移动的距离是,环入口到头结点的距离+n倍环的距离

那么如果此时再有一个结点,从头结点出发,那么该节点与慢节点相遇应该就是环的入口结点了。(详细推导可以见leetcode官方)

代码:

class Solution:
    def detectCycle(self, head: ListNode) -> ListNode:
        if not head or not head.next: return None
        slow = fast = head
        while fast and fast.next:
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next
            if slow == fast:
                fast = head
                while fast != slow:
                    fast = fast.next
                    slow = slow.next
                return fast
        return None

160、相交链表

题目:

给你两个单链表的头节点 headAheadB ,请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点,返回 null

题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。


思路:
解法1

采用hash的方式来存储已经遍历的结点,当遍历出现已经存储的结点,该结点就是相交的结点,否则不相交

代码:

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode:
        if not headA or not headB: return None
        seen = set()
        cur = headA
        while cur:
            seen.add(cur)
            cur = cur.next
        cur = headB
        while cur:
            if cur in seen: return cur
            cur = cur.next
        return None

解法2:

如果两个单链表相交,那么同时移动两个链表,要么在相交点相遇,要么一前一后到达终点,这个时候只需要将遍历的结点对调,那么再次遍历则在相交点出相交

class Solution:
    def getIntersectionNode(self, headA: ListNode, headB: ListNode) -> ListNode:
        if not headA or not headB: return None
        curA = headA
        curB = headB
        while curA != curB:
            # 如果A链表遍历到终点,切换到链表B上遍历
            curA = curA.next if curA else headB
            # 如果B链表遍历到终点,切换到链表A上遍历
            curB = curB.next if curB else headA
        return curA
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