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【LeetCode面试150】——141环形列表

article 2024/11/30 5:29:08

博客昵称：沈小农学编程

作者简介：一名在读硕士，定期更新相关算法面试题，欢迎关注小弟！

PS：哈喽！各位CSDN的uu们，我是你的小弟沈小农，希望我的文章能帮助到你。欢迎大家在评论区唠嗑指正，觉得好的话别忘了一键三连哦！😘

题目难度：简单

默认优化目标：最小化时间复杂度。

Python默认为Python3。

1 题目描述

2 题目分析

3 算法框架及代码实现

3.1 哈希表

3.2 快慢指针

参考文献

1 题目描述

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 。

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 。

2 题目分析

输入是一个链表head，输出是布尔值。如果存在环，返回true；否则，返回false。表示循环点的位置整数pos只是在图中演示方便理解，不作为实际形参传递。

我们自然而然会想到链表，然后循环的本质是循环链表上的元素都能依次重复的访问到。用哈希表最合适。

3 算法框架及代码实现

3.1 哈希表

我们可以使用哈希表来存储所有已经访问过的节点。每次我们到达一个节点，如果哈希表中存在该节点，说明链表是环形的，否则将该节点加入到哈希表中。重复，直到全部遍历。

算法流程图如下：

时间复杂度O(n)，空间复杂度O(n)。

C++代码实现

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        unordered_set<ListNode*> seen;
        while (head != nullptr) {
            if (seen.count(head)) {
                return true;
            }
            seen.insert(head);
            head = head->next;
        }
        return false;
    }
};

Python代码实现

class Solution:
    def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool:
        seen = set()
        while head is not None:
            if head in seen:
                return True
            seen.add(head)
            head = head.next
        return False

3.2 快慢指针

202快乐数中也用到了快慢指针法。简单来说，设置一个快指针兔子，慢指针乌龟。兔子一次跑两个，乌龟一个。如果兔子能和乌龟相遇，则环形，返回true；反之返回false。

算法流程图如下：

时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)。

C++代码实现

class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode* head) {
        if (head == nullptr || head->next == nullptr) {
            return false;
        }
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head->next;
        while (slow != fast) {
            if (fast == nullptr || fast->next == nullptr) {
                return false;
            }
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        return true;
    }
};

Python代码实现

class Solution:
    def hasCycle(self, head: ListNode) -> bool:
        if head is None or head.next is None:
            return False
        slow = head
        fast = head.next
        while slow != fast:
            if fast is None or fast.next is None:
                return False
            slow = slow.next
            fast = fast.next.next
        return True