牛客網高頻演算法題系列-BM7-連結串列中環的入口結點

雄獅虎豹 發表於 2022-06-06
演算法

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: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));
    }
}
$1.01^{365} ≈ 37.7834343329$
$0.99^{365} ≈ 0.02551796445$
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