快慢指针
快慢指针中的快慢指的是移动的步长,即每次向前移动速度的快慢。例如可以让快指针每次沿链表向前移动2,慢指针每次向前移动1次。
快慢指针的应用
(1)判断单链表中是否存在环
如果链表存在环,就好像操场的跑道是一个环形一样。此时让快慢指针都从链表头开始遍历,快指针每次向前移动两个位置,慢指针每次向前移动一个位置;如果快指针到达NULL,说明链表以NULL为结尾,没有环。如果快指针追上慢指针,则表示有环。代码如下:
public static boolean isExitsLoop(ListNode head){
ListNode fast,slow;
if(head==null){
return false;
}
fast=slow=head;
if(fast!=null && fast.next!=null){
slow=slow.next;
fast=fast.next.next;
if(fast==slow){
return true;
}
}
return false;
}
class ListNode{
int val;
ListNode next;
public ListNode(int x){
this.val=x;
this.next=null;
}
}
(2)在有序链表中寻找中位数
快指针的移动速度是慢指针移动速度的2倍,因此当快指针到达链表尾时,慢指针到达中点。
程序还要考虑链表结点个数的奇偶数因素,当快指针移动x次后到达表尾(1+2x),说明链表有奇数个结点,直接返回慢指针指向的数据即可。
如果快指针是倒数第二个结点,说明链表结点个数是偶数,这时可以根据“规则”返回上中位数或下中位数或(上中位数+下中位数)的一半。
while (fast!=null && slow!=null)
{
if (fast.next==null)
return slow.data;
else if (fast.next!= null && fast.next.next== NULL)
return (slow .data + slow .next.data)/2;
else
{
fast= fast.next;
fast= fast.next;
slow = slow .next;
}
}
(3)输出链表中的倒数第K个节点(即正数第K-1个节点)
可以定义两个指针,第一个指针从链表的头指针开始遍历向前走k-1步,第二个指针保持不动;从第K步开始,第二个指针也开始从链表的头指针开始遍历。由于两个指针的距离保持在k-1,当第一个指针到达链表的尾节点时候,第二个指针正好是倒数第K个节点,代码如下:
`
// 查找单链表中倒数第K个结点
public static ListNode RGetKthNode(ListNode pHead, int k) // 函数名前面的R代表反向
{
if(k == 0 || pHead == null) // 这里k的计数是从1开始的,若k为0或链表为空返回NULL
return null;
ListNode pAhead = pHead;
ListNode pBehind = pHead;
for(int i=0;i<k-1;i++){
pAhead=pAhead.next;
if(pAhead==null)
return null;//当链表长度小于k时候,返回Null
}
while(pAhead.next != NULL) // 前后两个指针一起向前走,直到前面的指针指向最后一个结点
{
pBehind = pBehind.next;
pAhead = pAhead.next;
}
return pBehind; // 后面的指针所指结点就是倒数第k个结点
}
`
(4)判断链表是否存在环,如果存在,找到环入口
有一个单链表,其中可能有一个环,也就是某个节点的next指向的是链表中在它之前的节点,这样在链表的尾部形成一环。
如何判断一个链表是否存在环?设定两个指针slow,fast,均从头指针开始,每次分别前进1步、2步。如存在环,则两者相遇;如不存在环,fast遇到NULL退出。
如果链表存在环,如果找到环的入口点?当fast若与slow相遇时,slow肯定没有走遍历完链表或者恰好遍历一圈。于是我们从链表头与相遇点分别设一个指针,每次各走一步,两个指针必定相遇,且相遇第一点为环入口点。
public static ListNode findLoopPort(ListNode head) {
ListNode fast, slow;
fast = slow = head;
while (fast !=null&& fast.next!=null) { //第一步:判断链表是否存在环
slow = slow.next;
fast = fast.next.next;
if (slow == fast) { //链表存在环
break;
}
}
if ((fast == null) || (fast.next == null)) { //链表不存在环
return null;
}
//第二步:寻找环的入口点
slow = head; //让slow回到链表的起点,fast留在相遇点
while (slow != fast) { //当slow和fast再次相遇时,那个点就是环的入口点
slow = slow.next;
fast = fast.next;
}
return slow;
}
(5)判断两个单链表是否相交,如果相交,找到他们的第一个公共节点
判断两个单链表是否相交,如果相交,给出相交的第一个点(假设两个链表都不存在环)。
思路:
首先利用快慢指针判断链表是否存在环。
(1) 如果都不存在环,则如果两个单向链表有公共节点,也就是两个链表从某一节点开始,他们的p_next都指向同一个节点,每个节点只有一个p->next。因此从第一个公共节点开始,之后它们所有节点都是重合的。因此,首先两个链表各遍历一次,求出两个链表的长度L1、L2,然后可以得到它们的长度差L 。然后现在长的链表上遍历L个节点,之后再同步遍历,于是在遍历中,第一个相同的节点就是第一个公共的节点。此时,若两个链表长度分别为M,N,则时间复杂度为O(M+N).
(2) 如果一个存在环,另外一个不存在环,则这两个链表是不可能相交的。
(3) 如果利用快慢指针发现两个链表都存在环,则判断任意一个链表上快慢指针相遇的那个节点,在不在另外一个链表上,如果在,则相交,不在,则不相交。
下面讨论两个没有环的链表如果是相交于某一结点的情况:
相交的链表示意图如下所示:
**怎么插图啊。。。代码怎么变成这样啦。。。**
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