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
如果允许我们嵌入类Node，我将像下面实现的那样解决这个问题。hasLoop()在O(n)时间内运行，并且只占用计数器的空间。这是不是一个合适的解决方案?或者是否有一种不嵌入Node的方法?(显然，在真正的实现中会有更多的方法，如RemoveNode(Node n)等。)
public class LinkedNodeList {
Node first;
Int count;
LinkedNodeList(){
first = null;
count = 0;
}
LinkedNodeList(Node n){
if (n.next != null){
throw new error("must start with single node!");
} else {
first = n;
count = 1;
}
}
public void addNode(Node n){
Node lookingAt = first;
while(lookingAt.next != null){
lookingAt = lookingAt.next;
}
lookingAt.next = n;
count++;
}
public boolean hasLoop(){
int counter = 0;
Node lookingAt = first;
while(lookingAt.next != null){
counter++;
if (count < counter){
return false;
} else {
lookingAt = lookingAt.next;
}
}
return true;
}
private class Node{
Node next;
....
}
}
其他回答
这种方法有空间开销，但实现更简单:
循环可以通过在Map中存储节点来标识。在放置节点之前;检查节点是否已经存在。如果节点已经存在于映射中，则意味着链表有循环。
public boolean loopDetector(Node<E> first) {
Node<E> t = first;
Map<Node<E>, Node<E>> map = new IdentityHashMap<Node<E>, Node<E>>();
while (t != null) {
if (map.containsKey(t)) {
System.out.println(" duplicate Node is --" + t
+ " having value :" + t.data);
return true;
} else {
map.put(t, t);
}
t = t.next;
}
return false;
}
我读了一些答案，人们忽略了上述问题的一个明显的解决方案。
如果给定我们可以改变类Node的结构，那么我们可以添加一个布尔标志来知道它是否被访问过。这样我们只遍历列表一次。
Class Node{
Data data;
Node next;
boolean isVisited;
}
public boolean hasLoop(Node head){
if(head == null) return false;
Node current = head;
while(current != null){
if(current.isVisited) return true;
current.isVisited = true;
current = current.next;
}
return false;
}
比弗洛伊德的算法好
Richard Brent描述了一种替代周期检测算法，它很像兔子和乌龟(弗洛伊德周期)，除了这里的慢节点不移动，但随后会以固定的间隔“传送”到快节点的位置。
该描述可在布伦特的周期检测算法(瞬移海龟)。布伦特声称他的算法比弗洛伊德的循环算法快24%到36%。 O(n)时间复杂度，O(1)空间复杂度。
public static boolean hasLoop(Node root) {
if (root == null) return false;
Node slow = root, fast = root;
int taken = 0, limit = 2;
while (fast.next != null) {
fast = fast.next;
taken++;
if (slow == fast) return true;
if (taken == limit) {
taken = 0;
limit <<= 1; // equivalent to limit *= 2;
slow = fast; // teleporting the turtle (to the hare's position)
}
}
return false;
}
我不确定这个答案是否适用于Java，但我仍然认为它属于这里:
当我们在现代体系结构中使用指针时，我们可以期望它们是CPU字对齐的。对于64位体系结构，这意味着指针的前3位始终为零。这让我们可以使用这个内存来标记我们已经见过的指针，通过对它们的第一个比特写入1。
如果我们遇到一个指针，它的第一个位已经写了1，那么我们已经成功地找到了一个循环，之后我们需要再次遍历结构，并将这些位屏蔽掉。完成了!
这种方法被称为指针标记，它在低级编程中被过度使用，例如Haskell在一些优化中使用它。
下面是检测循环的解决方案。
public boolean hasCycle(ListNode head) {
ListNode slow =head;
ListNode fast =head;
while(fast!=null && fast.next!=null){
slow = slow.next; // slow pointer only one hop
fast = fast.next.next; // fast pointer two hops
if(slow == fast) return true; // retrun true if fast meet slow pointer
}
return false; // return false if fast pointer stop at end
}
