设计并实现计算环形链表中环的长。度的算法

时间: 2024-09-25 10:12:22 浏览: 69

设计一个算法来检测并计算环形链表中的环的长度是一个经典问题,可以使用快慢指针(Floyd's Tortoise and Hare Algorithm 或者 Two Pointer Algorithm)来解决。以下是步骤和伪代码:

  1. 初始化两个指针 slow 和 fast,分别设置为链表的第一个节点。
  2. 如果链表为空或只有一个节点,那么就没有环,直接返回0。
  3. 否则,让slow每次移动一步,fast每次移动两步,直到两者相遇。
  4. 如果fast到达了链表的末尾,说明链表没有环;如果它们相遇,说明存在环。
  5. 当fast第一次回到环开始时,slow还在环内。此时,slow从相遇点开始,fast也从相遇点开始,同时再次移动。它们的速度分别是1步和2步,当slow再次追上fast时,它们之间的距离就是环的长度。
  6. 计算环的长度:环长度 = (fast - slow).data,这里假设链表节点都保存着环起点到当前节点的距离信息。

以下是这个算法的Python示例实现:

class ListNode:
    def __init__(self, val=0, prev=None, next=None):
        self.val = val
        self.prev = prev
        self.next = next

def detectCycle(head):
    slow = fast = head
    has_cycle = False

    while True:
        if not fast or not fast.next:
            return None
        slow = slow.next
        fast = fast.next.next

        if slow == fast:  # 环形链表条件
            has_cycle = True
            break

    # 找到环的起点
    fast = head
    while fast != slow:
        fast = fast.next
        slow = slow.next

    cycle_length = 0
    fast = fast.next  # fast现在位于环的入口
    while slow != fast:
        cycle_length += 1
        slow = slow.next
        fast = fast.next

    return cycle_length

# 使用示例:
# 假设环形链表节点结构为: ListNode(val, prev=None, next=None)
# 链表结构示例: 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 2 (环)
# detectCycle 返回环的长度: 3
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