Leetcode141:环形链表

目录

一、题目

二、示例

三、思路

四、代码


一、题目

给定一个链表,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,我们使用整数 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。

如果链表中存在环,则返回 true 。 否则,返回 false 。

进阶:

你能用 O(1)(即,常量)内存解决此问题吗?

二、示例

示例1:

输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。 

示例2:

输入:head = [1,2], pos = 0
输出:true
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

示例3:

 

输入:head = [1], pos = -1
输出:false
解释:链表中没有环。

提示:

  • 链表中节点的数目范围是 [0, 104]
  • -105 <= Node.val <= 105
  • pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引

三、思路

1、哈希表:遍历所有的节点,每次遍历一个节点时,判断该节点之前是否被遍历过。

复杂度:

时间复杂度:O(N)

空间复杂度:O(N)

2、(进阶)快慢指针:

首先,定义两个指针,快指针fast,慢指针slow,fast指针每次移动两个节点,slow指针每次移动一个节点。如果量两指针在移动过程中相遇,则链表有环,否则,无环。

那么其中的原理是什么呢?

第一种情况,链表无环,那么fast指针一定先比slow指针移动到链表尾部,并且fast指针始终在slow指针前面(除始发位置),因此两指针一定不会相遇;

第二种情况,链表有环。正如龟兔赛跑一样,假想「乌龟」和「兔子」在链表上移动,「兔子」跑得快,「乌龟」跑得慢。那么「兔子」会先于「乌龟」进入环,并且一直在环内移动。等到「乌龟」进入环时,由于「兔子」的速度快,它一定会在某个时刻与乌龟相遇,即套了「乌龟」若干圈。

复杂度:

时间复杂度:O(N)

空间复杂度:O(1)

四、代码

1、

# Definition for singly-linked list.
class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None

class Solution:
    def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool:
        s = set()
        while (head):
            if head in s:
                return True
            else:
                s.add(head)
            head = head.next
        return False

if __name__ == '__main__':
    head = ListNode(3)
    head.next = ListNode(2)
    head.next.next = ListNode(0)
    head.next.next.next = ListNode(4)
    head.next.next.next.next = head.next

    s = Solution()
    ans = s.hasCycle(head)
    print(ans)

2、

# Definition for singly-linked list.
class ListNode:
    def __init__(self, x):
        self.val = x
        self.next = None

class Solution:
    def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool:
        fast, slow = head, head
        while fast and fast.next:
            fast = fast.next.next
            slow = slow.next
            if fast == slow:
                return True
        return False

if __name__ == '__main__':
    head = ListNode(3)
    head.next = ListNode(2)
    head.next.next = ListNode(0)
    head.next.next.next = ListNode(4)
    head.next.next.next.next = head.next

    s = Solution()
    ans = s.hasCycle(head)
    print(ans)

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