击破LeetCode142！神奇巧妙的相遇法快速寻得链表环起点

2023-12-09 22:56:18

直面挑战：破解 LeetCode 142 题的环形链表谜题

在瞬息万变的数据结构和算法的世界中，LeetCode 是一座不容忽视的高峰。作为程序员，我们必须直面这些挑战，用巧妙的算法和敏锐的思维解开 LeetCode 精心设计的难题。今天，我们将共同踏上征程，破解 LeetCode 第 142 题——“链表环 II”。

相遇法的魅力

“相遇法”是解决 LeetCode 142 题的关键所在。这个算法巧妙地利用了链表中环形结构的特性。想象一下一个环形跑道，上面有两个跑步者，一个叫“慢指针”，另一个叫“快指针”。

“慢指针”和“快指针”从同一个起点出发，以不同的速度沿着环形跑道前进。“慢指针”每次走一步，“快指针”每次走两步。由于环形跑道的特性，这两个指针最终会在某个点相遇。

当“慢指针”和“快指针”相遇时，我们就可以确定链表中存在环，并且这个相遇点就是环的起点。

算法流程

为了更好地理解“相遇法”，我们将其分解为以下步骤：

初始化两个指针 ：将“慢指针”和“快指针”都指向链表的头部。
开始比赛 ：让“慢指针”和“快指针”同时开始前进。
检查相遇情况 ：每当“慢指针”和“快指针”都前进一步后，检查它们是否相遇。如果相遇，则表明链表中存在环。
计算环的长度 ：如果“慢指针”和“快指针”相遇，则环的长度等于“慢指针”前进的步数。
寻找环的起点 ：将“慢指针”重新指向链表的头部，并将“快指针”指向相遇点。然后，让“慢指针”和“快指针”同时前进，直到它们再次相遇。这时，“慢指针”所指的位置就是环的起点。

代码实例

为了让大家更好地理解“相遇法”的实现，我们提供了以下代码示例：

def detectCycle(head):
  """
  Detect if a linked list has a cycle and find the starting point of the cycle.

  Args:
    head: The head of the linked list.

  Returns:
    The starting point of the cycle if a cycle exists, otherwise None.
  """

  # Initialize the slow and fast pointers.
  slow = head
  fast = head

  # Check if there is a cycle.
  while fast and fast.next:
    slow = slow.next
    fast = fast.next.next

    if slow == fast:
      break

  # If there is no cycle, return None.
  if not fast or not fast.next:
    return None

  # Calculate the length of the cycle.
  cycle_length = 0
  while slow != fast:
    slow = slow.next
    cycle_length += 1

  # Find the starting point of the cycle.
  slow = head
  fast = head
  for _ in range(cycle_length):
    fast = fast.next

  while slow != fast:
    slow = slow.next
    fast = fast.next

  return slow

攻克 LeetCode 的修行之旅

通过对 LeetCode 142 题的详细解析，我们领略到了“相遇法”的精妙之处。这个算法不仅可以帮助我们解决 LeetCode 的难题，更重要的是，它教会了我们如何运用巧妙的思维来解决复杂的问题。在编程的世界里，算法就是我们的武器，而 LeetCode 就是我们的试炼场。让我们携手并进，不断磨砺自己的编程技巧，成为一名优秀的程序员！

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