c 連結串列之 快慢指標 查詢迴圈節點

hhhker發表於2014-11-27

參考:http://blog.csdn.net/wenqian1991/article/details/17452715

 

 上面分析了 根據這張圖

推倒出 數學公式。 剛接觸 不能一下弄明白。下面結合上面文章的分析。仔細推倒一下 ,

一般設定 快指標 速度是 慢指標的2倍。及 快指標每次遍歷兩個指標, 慢指標每次遍歷1個指標。

假設上圖 快慢指標 在E點相遇,那 相遇點離迴圈節點D 之間距離是X.  頭結點A 離迴圈節點D 距離為K.

那麼在兩指標相遇時,各自走過得距離(這裡可以吧上圖想成是 一個操場,起點不在操場內):

慢指標:

K + X + n*(X+Y) = m;//X+Y 繞環一圈的距離;n 慢指標 總共繞了幾圈在環內.

快指標:

試想下 快指標是慢指標 速度的2倍,當它們相遇時 所用的時間是一樣的。那麼快指標 走過得距離是

2*m;

也等於

K+X +N*(X+Y) = 2*m;//N為快指標繞過得圈數

聯立做差上面兩公式。

(N-n)*(X+Y) = m; 及

 (N-n)*(X+Y) = K+X+n*(X+Y);//這裡X+Y 環長是個定值。 假設環長為M

有:(N-n)*M = K+X+n*M;

 

有:K+X = (N-2*n)*M ;

最終的推倒公式 出來啦。及頭節點A 到 迴圈節點D 的距離  加上  相遇點E離迴圈節點D  是 環長的整數倍。

這個公式試用於 0 型迴圈連結串列  和 6型迴圈連結串列。

對於前者 起K 和 X 都為0;快慢指標起點都是迴圈節點(0型 任意一點都是迴圈節點)
那麼有 (N-2*n)*M = 0;

及 N = 2*n;  相遇時 快慢指標所繞 環的圈數 前者是後者的2倍。 可以想象速度是2唄,所用時間相同。

這裡跟環有多少節點沒有關係。

 

上面只是找到了相遇節點。如何找到迴圈節點。對於6型迴圈連結串列。

還是上面推倒公式:

K+X = (N-2*n)*M;//假設N-2*n = Q; 單位為圈數。

有K+X=Q*M;   //再假設快慢指標能再迴圈節點相遇,那麼X = 0;

K = Q*M; //Q 的值和K 成正比,這個公式成立條件是 快慢指標相遇 在環上的任意一個點,

假如是E點,結合公式  從E點轉Q*M個節點 正好= K 。K的終點正好是迴圈節點D,及 如果快指標從起點A 走過K  和 慢節點 從E 走過M*Q 相遇節點正好是D迴圈節點,前提是快慢指標速度相同。

 

 

假設將快指標 從頭節點開始。慢指標從上次快慢指標相遇點 開始。 兩者已相同速度移動。

當快指標走的D 迴圈節點走過距離為K,慢指標 走到D 迴圈節點走過的距離為Q*M;

此時 二者相遇 節點就是迴圈節點。

分析下程式碼:

Node* findBeginning(Node *pHead)  
{  
    if (NULL == pHead)  
        return NULL;  
  
    Node *fast = pHead;  
    Node *slow = pHead;  
  
    /*判斷是否存在環*/  
    while (fast->pnext != NULL)  //兩種情況會跳出迴圈    
    {  
        fast = fast->pnext->pnext;  
        slow = slow->pnext;  
  
        if (NULL == fast)  
            return NULL;  
        if (fast == slow)  
            break;  
    }  
  
    if (NULL == fast->pnext)  //判斷是哪種情況導致跳出迴圈    
        return NULL;  
  
    /*查詢環起點*/  
    fast = pHead;  
    while (fast != slow)  
    {  
        fast = fast->pnext;  
        slow = slow->pnext;  
    }  
  
    return fast;  
}  

 

關於快慢指標演算法:

  不僅限於 迴圈連結串列問題。

比如查詢一個  未知長度連結串列中中心節點

可以先遍歷長度,在遍歷到長度/2處返回節點。顯然這樣 演算法不夠優化,

使用快慢指標 遍歷。快指標速度為 慢得 2倍。

快指標遍歷完,返回的慢指標 正好是 長度/2 的節點。

 

相關文章