【LeetCode】链表经典问题解析：环形、回文与相交

一、判断环形链表

问题描述

给定一个链表的头节点 head，判断链表中是否有环。如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。

解题思路

• 初始化快指针 fast 和慢指针 slow 都指向头节点 head。
• 在循环中，快指针每次移动两步，慢指针每次移动一步。
• 若快慢指针相遇，说明链表存在环，返回 true；若快指针走到末尾（fast 或 fast.next 为 null），说明链表无环，返回 false。

代码实现

public class Solution {public boolean hasCycle(ListNode head) {ListNode fast = head;ListNode slow = head;while (fast != null && fast.next != null) {fast = fast.next.next;slow = slow.next;if (slow == fast) {return true;}}return false;}
}

二、环形链表 II

问题描述

给定一个链表的头节点 head，返回链表开始入环的第一个节点。如果链表无环，则返回 null。

解题思路

1. 首先用快慢指针法判断链表是否有环，若快慢指针相遇，说明有环。
2. 若有环，假设起点到环起点距离为X，环的距离为C，相遇点到环起点距离为Y
3. 因为快指针速度为慢指针2倍，所以到相遇，快指针路程也是慢指针的2倍，经过计算得到X == Y。
4. 将慢指针重新指向头节点，然后快慢指针每次都移动一步，当它们再次相遇时，相遇节点就是入环的第一个节点。
   

代码实现

public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {ListNode fast = head;ListNode slow = head;// 判断是否有环while (fast != null && fast.next != null) {fast = fast.next.next;slow = slow.next;if (slow == fast) {break;}}// 无环情况if (fast == null || fast.next == null) {return null;}// 找入环第一个节点slow = head;while (slow != fast) {fast = fast.next;slow = slow.next;}return slow;}
}

三、判断链表的回文结构

问题描述

对于一个链表，设计时间复杂度为 (O(n))、额外空间复杂度为 (O(1)) 的算法，判断其是否为回文结构。

解题思路

1. 用快慢指针找到链表的中间节点。

2. 反转中间节点之后的链表部分。
   

3. 从原来链表的头和尾依次比较节点值是否相等，若都相等则为回文链表。

代码实现

public class Solution {public boolean chkPalindrome(ListNode A) {if (A == null || A.next == null) {return true;}ListNode slow = A;ListNode fast = A;// 找中间节点while (fast != null && fast.next != null) {fast = fast.next.next;slow = slow.next;}// 反转后半部分链表ListNode cur = slow.next;ListNode curNext;while (cur != null) {curNext = cur.next;cur.next = slow;slow = cur;cur = curNext;}// 比较原链表前半部分和反转后的后半部分ListNode first = A;while (first != slow) {if (first.val != slow.val) {return false;}// 处理偶数长度链表的终止情况if (first.next == slow) {return true;}first = first.next;slow = slow.next;}return true;}
}

注意：
反转后半个列表后slow就在原列表尾部，所以由first从前往后，slow从后往前遍历列表

• 奇数个节点：当slow.val == first.val即为遍历完成
• 偶数个节点：不可以直接按照奇数个的情况来判断，因为会出现first 和slow互换的情况。当 first.next==slow即遍历完成
  

四、相交链表

问题描述

给你两个单链表的头节点 headA 和 headB，找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点，返回 null。

解题思路

1. 分别计算两个链表的长度 lenA 和 lenB。
2. 让较长的链表先移动长度差的步数，使得两个链表剩余部分长度相同。
3. 然后同时移动两个链表的指针，若指针相遇，则相遇节点为相交起始节点；若遍历结束都未相遇，则无相交节点。

代码实现

public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {if (headA == null || headB == null) {return null;}ListNode pl = headA;ListNode ps = headB;int lenA = 0;int lenB = 0;while (pl != null) {lenA++;pl = pl.next;}while (ps != null) {lenB++;ps = ps.next;}int len = lenA - lenB;pl = headA;ps = headB;if (len < 0) {len = -len;pl = headB;ps = headA;}for (int i = 0; i < len; i++) {pl = pl.next;}while (ps != pl) {ps = ps.next;pl = pl.next;}return pl;}
}