牛客-链表中环的入口节点(Java)
发布日期:2021-05-14 16:24:28 浏览次数:8 分类:精选文章

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寻找链表中环的入口节点是解决一个常见数据结构问题的重要任务。以下是基于两个指针法则的详细分析和代码实现。

寻找链表中环的入口节点

在链表中,节点通过指针连接成一个线性结构。如果链表形成了一个环,意味着存在至少一个节点指向已有的链表节点,导致循环无法终止。我们的任务是通过给定的链表确定环的入口节点,如果没有环则返回null。以下是实现这一任务的详细方法。

意 tarihi

  • 确定是否存在环

    • 两个指针,快指针(fast)和慢指针(low),均从链表的头节点出发。
    • 快指针每次移动两步,慢指针每次移动一步。
    • 如果链表有环,快指针和慢指针最终会在环内相遇。
    • 如果快指针移动到末尾节点后仍未相遇,则证明没有环,返回null。
  • 确定环的入口节点

    • 循环结束后,保留快指针的位置,即相遇点。
    • 再次初始化慢指针为链表的头节点,然后将快指针和慢指针同时从相遇点出发,均以一个步长前进。
    • 当他们再次相遇时,相遇节点即为环的入口节点。
  • 工作原理

    • 确定环的存在:两个指针以不同的速度前进。当链表存在环时,快指针绕过环多次,导致他与慢指针最终相遇。
    • 确定入口节点:设想两个指针分别从头节点和相遇点同时前进。由于环的周期性,两个指针将在环的入口节点相遇。

    代码实现

    public class Solution {    public ListNode detectCycle(ListNode head) {        if (head == null)            return null;        ListNode fast = head;        ListNode low = head;        do {            fast = fast.next;            if (fast == null)                return null;            fast = fast.next;            low = low.next;        } while (fast != null && fast != low);        if (fast == null)            return null;        low = head;        while (low != fast) {            fast = fast.next;            low = low.next;        }        return low;    }}

    优化步骤说明

  • 检查头节点为空:如果链表为空,立即返回null。
  • 初始化指针:快指针和慢指针都从头节点开始。
  • 寻找环:使用do-while循环,快指针移动两步,慢指针移动一步。当链表存在环时,快指针和慢指针将相遇。
  • 终止条件:如果快指针移动到末尾节点,返回null。
  • 找入口节点:将慢指针重置为头节点,辅助指针仍维持在相遇点,然后同时前进,直到相遇。相遇点即为环的入口节点。
  • 总结

    通过两个指针的方法,我们可以高效地判断是否存在环,并找出环的入口节点。这一方法的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1),适用于处理长链表及大规模数据。

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