题型三:链表相交,找相交节点
思路解析
看到这类题型首先要判断链表是否相交,而相交条件:两链尾部节点相同(地址相同,val值相同,next相同)。这样我们便可找到两链表的尾节点并判断这两个节点地址是否相同,若相同则两链表相交。上面这种情况两链表呈'Y'型,那么我们想一下两链表相交是否可以呈'X'型呢?
如上图所示如果两链表相交呈'X'型的话,相交节点的next就会指向两个节点,这并不符合单链表的定义。
那么在判断了相交链表后,如何找到相交节点呢?在我们找尾节点时,我们可以顺便计算两链表的长度,定义两链表指针slow,fast分别指向链表头节点,让指向长链表的指针先走两链表长度的差值,然后一起向后走,当slow == fast时就找到了相交节点。
OJ题实例
LeetCode
链接: 160. 相交链表
解题代码
//方法一的解法 struct ListNode *getIntersectionNode(struct ListNode *headA, struct ListNode *headB) { struct ListNode* cur1 = headA, *cur2 = headB; int len1 = 1, len2 = 1; //找尾节点,并计算链表长度 while(cur1 -> next) { cur1 = cur1->next; len1++; } while(cur2 -> next) { cur2 = cur2->next; len2++; } if(cur1 != cur2) return NULL; //计算链表长度差值 int count = abs(len1 - len2); struct ListNode* slow=headA, *fast=headB; if(len1 > len2) { fast = headA; slow = headB; } //找相交节点 while(count--) fast = fast->next; while(slow != fast) { slow = slow->next; fast = fast->next; } return slow; }
题型四:链表带环,找入环节点
思路解析
解决这题我们还是要先定义快慢指针slow,fast,即当slow向后走一步,fast向后走两步。我们便可写一个结束条件为fast && fast->next的循环。因为如果此链表不带环,那么指针迟早会走到NULL;如果链表带环,那么便没有空节点,此循环便不会结束。这时我们只需要在slow == fast时结束循环,因为只有环形结构slow才能追上fast,则链表带环且这点在环内为相遇点。
对于找入环的第一个节点,我们可以先假设C为环长,L为环外面部分长,X为入环点到相遇节点的长,n为两指针相遇时fast比slow多走的圈数,此处长皆为节点数,那么我们便可得到如下图所示的结构图:
接下来我将以两种方法解决此问题:
方法一:
我们可以想到当两节点相遇时,慢指针slow走过了L + X的距离,快指针fast走过了L + nC + X距离,又因为快指针的速度是慢指针的2倍,于是我们得到了一个数学公式,即:2(L + X) = L + nC + X,经过化简最后得到L = nC - X。此时我们可以定义两个结构体指针head,meet让他们分别从链表头节点和相遇节点向后走,根据此公式他们会在入环的第一节点相遇,于是就找到了入环第一个节点。
方法二:
我们可以在相遇点处将链表切断,然后经过反转链表的到'Y'
型,于是乎这题就转变为了题型三的类型,即相交链表找第一个相交节点,如下所示:
有两点需要注意:
- 如图中1处,我们是将
L + X
的部分反转; - 如图中2处,最后需要将指向原头位置的指针指向
NULL
。
LeetCode
链接: 142. 环形链表 II
解题代码
//基于方法一的解法: struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) { struct ListNode* slow = head, *fast = head; //判断fast和slow相遇的地方 while(fast && fast->next) { slow = slow->next; fast = fast->next->next; if(fast == slow) break; } if(fast == NULL || fast -> next == NULL) return NULL; struct ListNode* meet = slow; //2(L+X) = L+nC+X //L+X=nC(C为环长,L为环外面部分长,X为进环点到相遇点的距离) while(meet != head) { meet = meet->next; head = head->next; } return meet; }