• 【LeetCode题解】142_环形链表2(Linked-List-Cycle-II)


    描述

    给定一个链表,返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环,则返回 null

    说明:不允许修改给定的链表。

    进阶
    你是否可以不用额外空间解决此题?

    解法一:哈希表

    思路

    最直接的解法就是利用一个集合保存每次遍历的节点的引用。之后,从链表头开始遍历,每遍历一个节点,就判断该节点的引用是否在集合中,如果不在集合中,则将该节点的引用放入集合中;如果在集合中,则返回该节点的引用(环的入口)。当然,如果能遍历到链表尾部,此时链表无环,返回 null

    Java 实现

    /**
     * Definition for singly-linked list.
     * class ListNode {
     *     int val;
     *     ListNode next;
     *     ListNode(int x) {
     *         val = x;
     *         next = null;
     *     }
     * }
     */
    
    import java.util.Set;
    import java.util.HashSet;
    
    public class Solution {
        public ListNode detectCycle(ListNode head) {
            ListNode curr = head;
            Set<ListNode> nodesSeen = new HashSet<>();
            while (curr != null) {
                if (nodesSeen.contains(curr)) {
                    return curr;
                }
                nodesSeen.add(curr);
                curr = curr.next;
            }
            return curr;
        }
    }
    

    Python 实现

    # Definition for singly-linked list.
    # class ListNode(object):
    #     def __init__(self, x):
    #         self.val = x
    #         self.next = None
    
    class Solution(object):
        def detectCycle(self, head):
            """
            :type head: ListNode
            :rtype: ListNode
            """
            curr = head
            nodes_seen = set()
            while curr:
                if curr in nodes_seen:
                    return curr
                nodes_seen.add(curr)
                curr = curr.next
            return curr
    

    复杂度分析

    • 时间复杂度:(O(n))
    • 空间复杂度:(O(n))

    解法二:双指针

    思路

    LeetCode 第 141 题一样,如果不想占用额外的空间的话,可以采用双指针的方式。

    假设链表的起始节点为 A,环的入口节点为 B,两个指针(快慢指针)相交节点为 C,AB 两点之间的长度为 (x),BC 两点之间的长度为 (y),CB 两点之间的长度为 (z)。慢指针 slow 走过的长度为 (x+y),快指针 fast 为了“赶上”慢指针,应该走过的长度为 (x + y + z + y),同时,由于快指针的速度是慢指针的两倍,因此相同时间内,快指针走过的路程应该是慢指针(走过的路程)的两倍,即

    [x + y + z + y = 2 (x + y) ]

    化简得,

    [x = z ]

    因此,如果此时有另外一个慢指针 slow2 从起始节点 A 出发,则两个慢指针会在节点 B (环的入口)相遇。

    Java 实现

    /**
     * Definition for singly-linked list.
     * class ListNode {
     *     int val;
     *     ListNode next;
     *     ListNode(int x) {
     *         val = x;
     *         next = null;
     *     }
     * }
     */
    
    public class Solution {
        public ListNode detectCycle(ListNode head) {
            ListNode slow = head, fast = head;
            while (fast != null && fast.next != null) {
                slow = slow.next;
                fast = fast.next.next;
                
                if (slow == fast) {
                    ListNode slow2 = head;
                    while (slow != slow2) {
                        slow = slow.next;
                        slow2 = slow2.next;
                    }
                    return slow;
                }
            }
            return null;
        }
    }
    // Runtime: 1 ms
    // Your runtime beats 100.00 % of python submissions.
    

    Python 实现

    # Definition for singly-linked list.
    # class ListNode(object):
    #     def __init__(self, x):
    #         self.val = x
    #         self.next = None
    
    class Solution(object):
        def detectCycle(self, head):
            """
            :type head: ListNode
            :rtype: ListNode
            """
            slow, fast = head, head
            while fast and fast.next:
                slow = slow.next
                fast = fast.next.next
                
                if slow == fast:
                    slow2 = head
                    while slow != slow2:
                        slow = slow.next
                        slow2 = slow2.next
                    return slow
            return None
    # Runtime: 44 ms
    # Your runtime beats 99.73 % of python submissions.
    

    复杂度分析

    • 时间复杂度:(O(n)),其中 (n) 表示链表的长度。最坏的情况下(链表有环),需要迭代的次数为 (x + y + z = n) 次,因此时间复杂度为 (O(n))
    • 空间复杂度:(O(1)),只需要存储 3 个引用
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/xugenpeng/p/9912496.html
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