C学习（数据结构）--＞单链表习题
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一、环形链表
题一：环形链表
https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle/description/
思路：
使用快慢指针，即慢指针一次走一步，快指针一次走两步，两个指针从链表的头结点往下走，则一定会在环形链表的环中相遇。
思考一：为什么？
设慢指针为 slow ，快指针为 fast ，头结点到入环点的长度为 L，环的长度为 C ，则当 slow 到达入环点时，从 fast 到达 slow 的长度为 N ，则
slow 到达入环点后 slow 和 fast 在环内行走，则
此时变为追击问题，快指针一次走两步，慢指针一次走一步，没走一步，快慢指针之间的距离减一，即：N，N-1，N-2，N-3......3，2，1，0，两指针相遇。
思考二：快指针一次走3步、4步、......n步，能否相遇
step1：
当快指针一次走三步时，每走一步，两指针之间的距离缩小两步，此时分为两种情况
- N为偶数：N，N-2，N-4，N-6，......4，2，0（两指针相遇 ）
- N为奇数：N，N-2，N-4，N-6，......3，1，-1（两指针错开，进入新一轮追击，此时，两指针之间的距离变为 C +（-1）== C-1 ）
此时若 C-1也分两种亲情况
- C-1为偶数，则 C-1 类似于 N为偶数，两指针相遇
- C-1为奇数，则 C-1 类似于 N为奇数，两指针错开，那么两者便一直不会相遇
总结：当N为奇数，C为偶数时，两指针 有可能 不会相遇
step2：
还是这张图，当 slow 到达入环点时，假设 fast 已经走了x*C圈，则从中可以得到两指针所走的路程
- fast：L+x*C+（C-N）
- slow：L
又因为慢指针一次走一步，快指针一次三步，由此可以得出方程式
3*S（slow）= S（fast） <-----> 3*L = L+x*C+（C-N）<-----> 2*L= (x+1)*C-N
因为 2*L 一定为偶数，这满足方程式的情况有两种
- 偶数 = 偶数 - 偶数
- 偶数 = 奇数 - 奇数
因此当 N 为偶数时，(x+1)*C一定为偶数，即 C 为偶数；当 N 为奇数时，(x+1)*C一定为奇数，即 C 为奇数，不存在step1中 N为奇数，C为偶数 的情况，则两指针一定会相遇。快指针一次走4、5、......n步同样如此证明。
结论：快指针一次不管走多少步都一定会与慢指针相遇
代码：
/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
typedef struct ListNode LN;
bool hasCycle(struct ListNode *head) {
LN* slow,*fast;
slow = fast = head;
while(fast && fast->next)
{
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if(slow == fast)
{
return true;
}
}
return false;
}题二： 环形链表 II
https://leetcode.cn/problems/linked-list-cycle-ii/description/
思路：
让一个指针从头结点开始遍历链表，同时让一个指针从 判定该链表为环形链表的相遇点开始绕环运行，两个指针都是每次只走一步，最终一定会在入口点相遇
思考：为什么？
设头结点为 H ，入环点为 E ，H 到 M 的距离为 L，快慢指针相遇点为 M ，E 到 M 的距离为 X ，环的长度为 R 则
则快慢指针相遇时，快（fast）慢（slow）指针相遇时，假设快指针已经绕环走了 n 圈，则，两指针走过的路程
- fast ：L+X+n*R
- slow：L+X
取快指针一次两步，慢指针一次一步，可得方程式
L+X+n*R = L+X
化简得 L = n*R-X；
即 L= (n -1)*R+(R-X)，n取1，2，3，4......
当n = 1时，L = R-X，则
则 让一个指针从头结点开始遍历链表，同时让一个指针从 判定该链表为环形链表的相遇点开始绕环运行，两个指针都是每次只走一步，最终一定会在入口点相遇、
代码：
/**
* Definition for singly-linked list.
* struct ListNode {
* int val;
* struct ListNode *next;
* };
*/
typedef struct ListNode LN;
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
LN* slow,*fast;
slow = fast = head;
while(fast && fast->next)
{
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if(slow == fast)
{
slow = head;
while(slow != fast)
{
slow = slow->next;
fast = fast->next;
}
return slow;
}
}
return false;
}二、随机链表的复制
https://leetcode.cn/problems/copy-list-with-random-pointer/description/
思路：
步骤一：
遍历原链表根据结点保存的数据，申请并复制到新的结点，并且插入到该节点后。
步骤二：新结点的随机指向结点
赋值 ：新结点的随机指向结点 = 原链表结点的随机指向结点的下一个结点
步骤三：链接新结点
代码：
/**
* Definition for a Node.
* struct Node {
* int val;
* struct Node *next;
* struct Node *random;
* };
*/
typedef struct Node Node;
//申请新结点
Node* BuyNode(int val)
{
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
newNode->val = val;
newNode->next = NULL;
newNode->random = NULL;
return newNode;
}
//插入原链表
void PushNode(Node* pNode)
{
Node* pcur = pNode;
while(pcur)
{
Node* pNext = pcur->next;
Node* newNode = BuyNode(pcur->val);
newNode->next = pNext;
pcur->next = newNode;
pcur = pNext;
}
}
struct Node* copyRandomList(struct Node* head) {
if(head == NULL)
{
return head;
}
//插入原链表
PushNode(head);
//拷贝random
Node* pcur = head;
while(pcur)
{
Node* pcpy = pcur->next;
if(pcur->random != NULL)
{
pcpy->random = pcur->random->next;
}
pcur = pcpy->next;
}
//链接新链表
Node *newHead,*newTail;
pcur = head;
newHead = newTail = pcur->next;
while(pcur->next->next)
{
pcur = pcur->next->next;
newTail->next = pcur->next;
newTail = pcur->next;
}
return newHead;
}原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_47298551/article/details/140439116
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