牛客網高頻演算法題系列-BM7-連結串列中環的入口結點

牛客網高頻演算法題系列-BM7-連結串列中環的入口結點

題目描述

給一個長度為n連結串列，若其中包含環，請找出該連結串列的環的入口結點，否則，返回null。

原題目見：BM7 連結串列中環的入口結點

解法一：雙指標法

使用兩個指標，fast 與 slow。它們起始都位於連結串列的頭部。隨後，slow 指標每次向後移動一個位置，而fast 指標向後移動兩個位置。如果連結串列中存在環，則 fast 指標最終將再次與 slow 指標在環中相遇。

如果相遇了，從相遇處到入口結點的距離與頭結點與入口結點的距離相同。所以將fast重新設定為頭結點，fast和sow結點都一步步走，直到相遇，即為入口結點。

原理可參考：雙指標演算法原理詳解

解法二：雜湊法

使用HashSet記錄連結串列中的結點，然後遍歷連結串列結點：

• 如果連結串列中的結點在雜湊表中出現過，說明連結串列有環，並且該結點即為入口結點，返回之
• 如果連結串列中的結點沒有在雜湊表中出現過，則將當前結點新增到雜湊表中，然後判斷下一個結點

最後，如果沒有重複節點，則說明無環，返回null。

說明：和 牛客網高頻演算法題系列-BM6-判斷連結串列中是否有環 的解法基本一致。

程式碼

import java.util.HashSet;

public class Bm007 {
    /**
     * 雙指標
     *
     * @param pHead
     * @return
     */
    public static ListNode entryNodeOfLoop(ListNode pHead) {
        ListNode fast = pHead, slow = pHead;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            // 快指標每次走2步，慢指標每次走1步
            fast = fast.next.next;
            slow = slow.next;
            if (fast == slow) {
                // 快慢指標相遇，說明連結串列中有環
                break;
            }
        }
        // 如果快指標為null，說明快慢指標沒有相遇，無環，返回null
        if (fast == null || fast.next == null) {
            return null;
        }

        fast = pHead;
        // 與第一次相遇的結點相同速度出發，相遇結點為入口結點
        while (fast != slow) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }

        // 快慢指標沒有相遇，說明無環
        return fast;
    }

    /**
     * 雜湊法
     *
     * @param pHead
     * @return
     */
    public static ListNode entryNodeOfLoop2(ListNode pHead) {
        // 用來記錄連結串列中的結點
        HashSet<ListNode> nodes = new HashSet<>();
        while (pHead != null) {
            // 如果連結串列中的結點已經出現過，這個結點即為環的入口，返回之
            if (nodes.contains(pHead)) {
                return pHead;
            }
            nodes.add(pHead);
            pHead = pHead.next;
        }
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 測試用例連結串列結構為有環
         * testCaseCycle：  3 -> 2 -> 0 -> -4
         *                      ^          |
         *                      ------------
         */
        ListNode head = ListNode.testCaseCycle();
        /**
         * 測試用例，期望輸出： 2
         */
        System.out.println(entryNodeOfLoop(head));
        System.out.println(entryNodeOfLoop2(head));
    }
}

$1.01^{365} ≈ 37.7834343329$
$0.99^{365} ≈ 0.02551796445$
相信堅持的力量！