基礎演算法之快慢指標

快慢指標即使用一快一慢兩個指標，對連結串列進行遍歷。利用兩個指標的速度差，如2倍速-用於求中間指標或迴圈連結串列；恆定n個差值，用於尋找倒數第n個指標。

1. 環形連結串列

如果快指標到達NULL，說明連結串列以NULL結尾，不存在環。如果快指標追上慢指標，則表示有環。

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    if (head == null || head.next == null) {
        return false;
    }
    ListNode slow = head;
    ListNode fast = head.next;
    while (slow != fast) {
        if (fast == null || fast.next == null) {
            return false;
        }
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    return true;
}

2. 找中間值

我們把一個連結串列看成一個跑道，假設a的速度是b的兩倍，那麼當a跑完全程後，b剛好跑一半，以此來達到找到中間節點的目的。

publicListNode endOfFirstHalf(ListNode head) {
    ListNode fast = head;
    ListNode slow = head;
    while (fast.next != null && fast.next.next != null) {
        fast = fast.next.next;
        slow = slow.next;
    }
    return slow;
}

3. 刪除倒數第N個節點

快指標先走n步，慢指標開始和快指標同步移動到next，當快指標到達連結串列尾部時，慢指標剛好移動到倒數第n-1個節點。

public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {
    ListNode fast = head;
    ListNode slow = head;
    //慢指標比快指標慢N步,那麼快指標指向末尾的null時,慢指標剛好指向要刪除結點的前驅結點
    while (fast.next != null) {
        fast = fast.next;
        if (n == 0) {
            slow = slow.next;
        } else {
            n--;
        }
    }
    if (n != 0) { //沒追上,說明刪除的是頭指標
        return head.next;
    } else {
        slow.next = slow.next.next;
    }
    return head;

}

總結

快慢指標在連結串列類的迭代中，時間複雜度是O(n)的量級，是一種能有效控制時間複雜的演算法。