如何检测链表中的循环?

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

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;
}

2013-02-27 22:24:11

其他回答

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;

}

2022-12-24 08:05:38

我可能会非常晚和新的处理这个线程。但还是. .

为什么不能将节点的地址和“下一个”节点指向存储在表中

如果我们可以这样做

node present: (present node addr) (next node address)

node 1: addr1: 0x100 addr2: 0x200 ( no present node address till this point had 0x200)
node 2: addr2: 0x200 addr3: 0x300 ( no present node address till this point had 0x300)
node 3: addr3: 0x300 addr4: 0x400 ( no present node address till this point had 0x400)
node 4: addr4: 0x400 addr5: 0x500 ( no present node address till this point had 0x500)
node 5: addr5: 0x500 addr6: 0x600 ( no present node address till this point had 0x600)
node 6: addr6: 0x600 addr4: 0x400 ( ONE present node address till this point had 0x400)

这样就形成了一个循环。

2014-01-24 08:40:32

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。

2012-10-15 09:51:48

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）

2018-05-03 22:09:13

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。