假设您在Java中有一个链表结构。它由节点组成:
class Node {
Node next;
// some user data
}
每个节点都指向下一个节点，除了最后一个节点，它的next为空。假设有一种可能性，列表可以包含一个循环-即最后的节点，而不是有一个空值，有一个引用到列表中它之前的一个节点。
最好的写作方式是什么
boolean hasLoop(Node first)
如果给定的节点是带有循环的列表的第一个，则返回true，否则返回false ?你怎么能写出一个常数的空间和合理的时间呢?
下面是一个带有循环的列表的图片:
当前回答
你也可以使用上述答案中所建议的弗洛伊德乌龟算法。
该算法可以检查单链表是否具有闭合循环。 这可以通过迭代带有两个移动速度不同的指针的列表来实现。通过这种方式，如果存在一个循环，两个指针将在未来的某个时间点相遇。
请随意查看我关于链表数据结构的博客文章，在那里我还包含了一个用java语言实现上述算法的代码片段。
问候,
安德烈亚斯 （@xnorcode）
其他回答
我看不出有任何方法可以让这花费固定的时间或空间，两者都会随着列表的大小而增加。
我将使用IdentityHashMap(假设还没有IdentityHashSet)并将每个节点存储到映射中。在存储节点之前，您可以对其调用containsKey。如果节点已经存在，则有一个周期。
ItentityHashMap使用==而不是.equals，这样你就可以检查对象在内存中的位置，而不是它是否具有相同的内容。
算法
public static boolean hasCycle (LinkedList<Node> list)
{
HashSet<Node> visited = new HashSet<Node>();
for (Node n : list)
{
visited.add(n);
if (visited.contains(n.next))
{
return true;
}
}
return false;
}
复杂性
Time ~ O(n)
Space ~ O(n)
您甚至可以在常数O(1)时间内完成(尽管它不是非常快或有效):计算机内存可以容纳的节点数量是有限的，比如N条记录。如果遍历超过N条记录，那么就有一个循环。
乌龟和兔子
看看波拉德的算法。这不是完全相同的问题，但也许你会理解其中的逻辑，并将其应用于链表。
(如果你很懒，你可以看看周期检测——看看关于乌龟和兔子的那部分。)
这只需要线性时间和2个额外的指针。
在Java中:
boolean hasLoop( Node first ) {
if ( first == null ) return false;
Node turtle = first;
Node hare = first;
while ( hare.next != null && hare.next.next != null ) {
turtle = turtle.next;
hare = hare.next.next;
if ( turtle == hare ) return true;
}
return false;
}
(大多数解决方案不会同时检查next和next。接下来是null。此外，因为乌龟总是在后面，你不需要检查它是否为空——兔子已经检查过了。)
乌龟和兔子的另一种解决方案，不太好，因为我暂时改变了列表:
这个想法是遍历列表，并在执行过程中反转它。然后，当你第一次到达一个已经被访问过的节点时，它的next指针将指向“向后”，导致迭代再次朝第一个方向进行，并在那里终止。
Node prev = null;
Node cur = first;
while (cur != null) {
Node next = cur.next;
cur.next = prev;
prev = cur;
cur = next;
}
boolean hasCycle = prev == first && first != null && first.next != null;
// reconstruct the list
cur = prev;
prev = null;
while (cur != null) {
Node next = cur.next;
cur.next = prev;
prev = cur;
cur = next;
}
return hasCycle;
测试代码:
static void assertSameOrder(Node[] nodes) {
for (int i = 0; i < nodes.length - 1; i++) {
assert nodes[i].next == nodes[i + 1];
}
}
public static void main(String[] args) {
Node[] nodes = new Node[100];
for (int i = 0; i < nodes.length; i++) {
nodes[i] = new Node();
}
for (int i = 0; i < nodes.length - 1; i++) {
nodes[i].next = nodes[i + 1];
}
Node first = nodes[0];
Node max = nodes[nodes.length - 1];
max.next = null;
assert !hasCycle(first);
assertSameOrder(nodes);
max.next = first;
assert hasCycle(first);
assertSameOrder(nodes);
max.next = max;
assert hasCycle(first);
assertSameOrder(nodes);
max.next = nodes[50];
assert hasCycle(first);
assertSameOrder(nodes);
}
