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环形链表


题目描述

给定一个链表,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,我们使用整数 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。

如果链表中存在环,则返回 true 。 否则,返回 false 。

进阶:

你能用 O(1)(即,常量)内存解决此问题吗?

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。

题解

比较简单的方法是遍历整个链表,将每个元素都加入到 HashSet 中,根据 HashSet 的没有重复元素的特性,当遇到重复的元素,说明遍历这个链表访问了重复的元素,即链表中有环。HashSet 是使用 HashMap 实现的,关于实现细节可以直接看源码。

浅谈 HashMap | 笑话人生

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public boolean hasCycle(ListNode head) {
HashSet<ListNode> visit = new HashSet<ListNode>();
while (head != null) {
if (!visit.add(head)) {
return true;
}
head = head.next;
}
return false;
}

class ListNode {
int val;
ListNode next;
ListNode(int x) {
val = x;
next = null;
}
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N),其中 N 是链表中的节点数。最坏情况下我们需要遍历每个节点一次。
  • 空间复杂度:O(N),其中 N 是链表中的节点数。主要为哈希表的开销,最坏情况下我们需要将每个节点插入到哈希表中一次。

快慢指针

我们定义两个指针,一快一慢。慢指针每次只移动一步,而快指针每次移动两步。初始时,慢指针在位置 head,而快指针在位置 head.next。这样一来,如果在移动的过程中,快指针反过来追上慢指针,就说明该链表为环形链表。否则快指针将到达链表尾部,该链表不为环形链表。

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public boolean hasCycle(ListNode head) {
if (head == null || head.next == null) {
return false;
}
ListNode slow = head;
ListNode fast = head.next;
while (slow != fast) {
if (fast == null || fast.next == null) {
return false;
}
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
}
return true;
}

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N),其中 N 是链表中的节点数。
    • 当链表中不存在环时,快指针将先于慢指针到达链表尾部,链表中每个节点至多被访问两次。
    • 当链表中存在环时,每一轮移动后,快慢指针的距离将减小一。而初始距离为环的长度,因此至多移动 N 轮。
  • 空间复杂度:O(1)。我们只使用了两个指针的额外空间。

来源

环形链表 | 力扣(LeetCode)
环形链表 | 题解(LeetCode)


文章标题:环形链表
文章作者:cylong
文章链接:http://www.cylong.com/blog/2020/10/09/linked-list-cycle/
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