LeetCode:142. 环形链表 II

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🍎道阻且长,行则将至。🍓

🌻算法,不如说它是一种思考方式🍀


算法专栏: 👉🏻123


一、🌱142. 环形链表 II

  • 题目描述: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。

  • 来源:力扣(LeetCode)

  • 难度:中等

  • 提示:
    链表中节点的数目范围在范围 [0, 104] 内
    -105 <= Node.val <= 105
    pos 的值为 -1 或者链表中的一个有效索引

  • 示例 1
    LeetCode:142. 环形链表 II
    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。

  • 进阶:你是否可以使用 O(1) 空间解决此题?

🌴解题

1.HashSet

HashSet是一种不重复的集合。
方法就是遍历链表,判断:集合是否存在这个节点 || 节点为空
 ① 否:存入集合中。
 ② 是:该节点就是所求。

  • code
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        Set<ListNode> NodeSet=new HashSet<>();
        ListNode p=head;
        while(!NodeSet.contains(p) && p!=null){//节点判断是否已经被存入(入环首节点),或者 no 环
            NodeSet.add(p);
            p=p.next;
        }
        return p;        
    }
}

LeetCode:142. 环形链表 II

2.双指针

定义两个指针:快指针 fast、慢指针 slowfast 每次走 2 步,slow 每次走 1 步。

  1. 相遇
    如果链表有环,那么 fastslow 肯定会相遇
  • 为什么
指针 起点 步长 k
fast a 2 (a+2*k)
slow b 1 (b+k)

那么假设环长度是 N;
如果 fastslow 可以相遇则有:(a + 2 * k) = (b + k) + r * N
即:a + k = b + r * N ;对于这样的方程,取任意a b 可以找到多组解释,
所以 有环则必定相遇

  1. 找到入环节点
    对于相遇的节点 fast=slow,我们在取节点 p指向 head,让 pslow 同步遍历,第一次相遇节点为所求节点。
  • why
    LeetCode:142. 环形链表 II

对于fast走到相遇的位置:a + b + n(b + c)
slow走到相遇的位置:a + b + m(b + c),其中(m < n);

而slow每次走的是fast的一半,所以有:2 * [a + b + m(b + c)] = a + b + n(b + c)
a+b = k*(b+c)
移动变形公式:a = r * (b+c) + c ,其中(r=k-1);
结合上图看,从 slowhead 同步遍历,最后在环的入口相遇。

  • code
public class Solution {
    public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode fast=head,slow=head;
        while(true){
            if(fast==null||fast.next==null){ //不存在环,fast当然率先 null               
                break;
            }

            fast=fast.next.next;// 2
            slow=slow.next;

            if(fast==slow){// fast、slow 相遇
                fast=head;
                while(fast!=slow){
                    fast=fast.next;
                    slow=slow.next;
                }
                return fast;
            }
        }
        return null;
    }
}

LeetCode:142. 环形链表 II
空间复杂度 - O(1)


🌱 人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。

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☕物有本末,事有终始,知所先后。🍭

LeetCode:142. 环形链表 II

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