使用快慢指针可高效判断链表是否有环,时间复杂度O(n),空间复杂度O(1);当快慢指针相遇后,将一指针移回头节点并同步前进,再次相遇点即为环入口。
判断链表是否有环是常见的数据结构问题。在C++中,最高效的方法是使用
快慢指针(Floyd判圈法)
。这种方法不需要额外的存储空间,时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。
快慢指针法原理
定义两个指针,一个慢指针(slow)每次移动一步,一个快指针(fast)每次移动两步。如果链表中存在环,快指针最终会追上慢指针;如果没有环,快指针会到达链表尾部(nullptr)。
示例代码:
如何确定环的起始位置
在检测到环后,还可以进一步找出环的入口节点。方法是:当快慢指针相遇后,将其中一个指针重新指向头节点,然后两个指针都以每次一步的速度前进,再次相遇的位置就是环的起点。
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找环入口代码:
使用哈希表的方法(备选方案)
另一种思路是使用哈希表记录访问过的节点。遍历链表时,检查当前节点是否已在集合中出现过。该方法逻辑直观,但空间复杂度为O(n)。
基本上就这些。快慢指针法是面试和实际应用中的首选方案。
#include
using namespace std;
// 链表节点定义
struct ListNode {
int val;
ListNode *next;
ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};
// 判断链表是否有环
bool hasCycle(ListNode *head) {
if (!head || !head->next) return false;
ListNode *slow = head;
ListNode *fast = head;
while (fast && fast->next) {
slow = slow->next; // 慢指针前进一步
fast = fast->next->next; // 快指针前进两步
if (slow == fast) { // 两指针相遇,说明有环
return true;
}
}
return false; // 快指针到达末尾,无环
} ListNode* detectCycle(ListNode *head) {
if (!head || !head->next) return nullptr;
ListNode *slow = head;
ListNode *fast = head;
// 第一步:判断是否有环
while (fast && fast->next) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if (slow == fast) break;
}
// 如果无环
if (!fast || !fast->next) return nullptr;
// 第二步:找环的起始位置
slow = head;
while (slow != fast) {
slow = slow->next;
fast = fast->next;
}
return slow; // 返回环的入口节点
}#include
bool hasCycleHash(ListNode *head) {
unordered_set visited;
while (head) {
if (visited.count(head)) return true;
visited.insert(head);
head = head->next;
}
return false;
} 