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环形链表的相关证明

时间:2024-07-23 21:26:43浏览次数:16  
标签:head slow struct 环形 fast next 链表 证明

141. 环形链表 - 力扣(LeetCode)

给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。注意:pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环 ,则返回 true 。 否则,返回 false 。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode *fast =head;
    struct ListNode *slow = head;
    while(fast&&fast->next!=NULL)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
        //相遇
        if(fast==slow)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

判断链表是否有环可以通过下面三步

第一步:当fast入环的时候,slow还没有入环

第二步:slow进环以后fast要追及slow

第三步: fast追上slow,就说明带环

第一个问题:为什么一定会相遇,有没有可能错过,永远追不上?

假设slow进环的时候,fast跟slow的距离是N

fast追击slow的过程中的距离变化如下:

切记:这里是fast走两步,slow走一步

N---->N-1---->N-2...2---->1----0==>每追及一次,距离就缩小1,距离为0就是追上了

第二个问题:slow 一次走一步,fast走3步,4步,5步或者n步的时候还能相遇?

这里以fast走三步证明

N     偶数                   奇数

        N                        N

        N-2                     N-2

        N-4                     N-4                ===>  每追击一次,距离就缩小2

        ....                       ....

        4                        3

        2                        2

        0                        -1

        ||                         ||

      追上                     第一轮错过,进行新的一轮追击,距离变成了C-1

距离为-1,错过了,进入新一轮,记环形长度为C,则距离变成了C-N

总结一下:

1,N是偶数,第一轮就能追上

2,N是奇数,第一轮追击就会错过,距离会变成C-1

        a,如果C-1是偶数,下一轮就能追上

        b,如果C-1是奇数,那么永远都追不上

是否同时存在N是奇数且C是偶数,那么就永远追不上?

假设slow进环的时候,fast和slow的距离为N

slow走的距离是:L

fast走的距离是L+x*C+C-N---》C-N为多走的

slow进环时,假设fast已经在环里转了x圈

fast 走的距离是slow的三倍

3*L= L+x*C+C-N

2*L=(x+1)*C-N

偶数=(x+1)*偶数-奇数

此时发现左右两边不能相等

所以N是奇数且C是偶数的情况不能同时存在,永远追不上的条件不成立

结论:

一定能追上

N是偶数第一轮就追上了

N是奇数第一轮追上上,C-1是偶数第二轮就能追上

142. 环形链表 II - 力扣(LeetCode)

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

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。如果 pos 是 -1,则在该链表中没有环。注意:pos 不作为参数进行传递,仅仅是为了标识链表的实际情况。

不允许修改 链表。

示例 1:

输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。
/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode*fast =head,*slow = head;
    while(fast && fast->next!=NULL)
    {
        fast=fast->next->next;
        slow=slow->next;
        if(slow==fast)
        {
            struct ListNode*meet = slow;
            while(head!=slow)
            {
                head=head->next;
                slow=slow->next;
            }
            return slow;
        }
    }
    return NULL;
}

L的长度其实是等于黑色这个长度

相遇时

slow走的路程:L+N

fast走的路程:L+x*C+N

fast走的路程是slow的2倍

2*(L+N)=L+x*C+N

L+N=x*C

L=x*C-N(x>=1整数)

也可以这样写L=(x-1)+C-N

标签:head,slow,struct,环形,fast,next,链表,证明
From: https://blog.csdn.net/weixin_49323800/article/details/140645097

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