写一段代码判断单向链表中有没有形成环如果形成环请找出环的入口处即P点

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首先,关于单链表中的环,一般涉及到以下问题:

1. 给一个单链表,判断其中是否有环的存在;

2. 如果存在环,找出环的入口点;

3. 如果存在环,求出环上节点的个数;

4. 如果存在环,求出链表的长度;

5. 如果存在环,求出环上距离任意一个节点最远的点(对面节点);

6.(扩展)如何判断两个无环链表是否相交;

7.(扩展)如果相交,求出第一个相交的节点;

下面,我将针对上面这七个问题一一给出解释和相应的代码。

1. 判断时候有环(链表头指针为 head)

对于这个问题我们可以采用“快慢指针”的方法。就是有两个指针 fast 和 slow,开始的时候两个指针都指向链表头 head,然后在每一步

操作中 slow 向前走一步即:slow = slow->next,而 fast 每一步向前两步即:fast = fast->next->next。

由于 fast 要比 slow 移动的快,如果有环,fast 一定会先进入环,而 slow 后进入环。当两个指针都进入环之后,经过一定步的操作之后

二者一定能够在环上相遇,并且此时 slow 还没有绕环一圈,也就是说一定是在 slow 走完第一圈之前相遇。证明可以看下图:

当 slow 刚进入环时每个指针可能处于上面的情况,接下来 slow 和 fast 分别向前走即:

if (slow != NULL && fast->next != NULL)  
{  
         slow = slow -> next ;  
         fast = fast -> next -> next ;  
} 

也就是说,slow 每次向前走一步,fast 向前追了两步,因此每一步操作后 fast 到 slow 的距离缩短了 1 步,这样继续下去就会使得
两者之间的距离逐渐缩小:…、5、4、3、2、1、0 -> 相遇。又因为在同一个环中 fast 和 slow 之间的距离不会大于换的长度,因此

到二者相遇的时候 slow 一定还没有走完一周(或者正好走完以后,这种情况出现在开始的时候 fast 和 slow 都在环的入口处)。

问题 1 是否存在环的解答

typedef struct node{  
    char data ;  
    node * next ;  
}Node;  
bool exitLoop(Node *head)  
{  
    Node *fast, *slow ;  
    slow = fast = head ;  
  
    while (slow != NULL && fast -> next != NULL)  
    {  
        slow = slow -> next ;  
        fast = fast -> next -> next ;  
        if (slow == fast)  
            return true ;  
    }  
    return false ;  
}

问题 2 环的入口点:

从上面的分析知道,当 fast 和 slow 相遇时,slow 还没有走完链表,假设 fast 已经在环内循环了 n(1<= n)圈。假设 slow 走了 s 步,则 fast 走了 2s 步,又由于
fast 走过的步数 = s + n*r(s + 在环上多走的 n 圈),则有下面的等式:
2s = s + n   r;(1)
=> s = n*r;(2)

如果假设整个链表的长度是 L,入口和相遇点的距离是 x(如上图所示),起点到入口点的距离是 a(如上图所示),则有:
a + x = s = n * r; (3)  由(2)推出
a + x = (n – 1) r + r  = (n – 1) r + (L – a) (4) 由环的长度 = 链表总长度 – 起点到入口点的距离求出
a = (n – 1) * r + (L -a -x) (5)
从式子(5)以及上图我们可以看出,从链表起点 head 开始到入口点的距离 a, 与从 slow 和 fast 的相遇点(如图)到入口点的距离相等。
因此我们就可以分别用一个指针(ptr1, prt2),同时从 head 与 slow 和 fast 的相遇点出发,每一次操作走一步,直到 ptr1 == ptr2,此时的位置也就是入口点!
到此第二个问题也已经解决。


Node* findLoopStart(Node *head)
{
    Node *fast, *slow ;
    slow = fast = head ;
 
    while (slow != NULL && fast -> next != NULL)
    {
        slow = slow -> next ;
        fast = fast -> next -> next ;
        if (slow == fast) break ;
    }
    if (slow == NULL || fast -> next == NULL) return NULL ; // 没有环,返回 NULL 值
 
    Node * ptr1 = head ; // 链表开始点
    Node * ptr2 = slow ; // 相遇点
    while (ptr1 != ptr2) 
    {
        ptr1 = ptr1 -> next ;
        ptr2 = ptr2 -> next ;
    }
    return ptr1 ; // 找到入口点

转载原文:https://blog.csdn.net/doufei_…

正文完
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