图解双指针法：环形链表检测【LeetCode 141&142】

"环形链表【手绘漫画】面试必考之双指针（LeetCode 141）" 在编程领域，链表是一种常见的数据结构，尤其在算法设计和面试中经常出现。环形链表是链表的一种特殊形式，其中最后一个节点指向链表中的某个先前节点，形成一个循环。这个问题主要探讨如何利用双指针技术来检测一个链表是否为环形链表。 1、双指针策略 双指针法是一种常用的问题解决技巧，通常涉及两个不同速度的指针遍历列表。在这个场景下，我们有`fast`指针和`slow`指针。`fast`指针每次移动两步，而`slow`指针每次移动一步。如果链表存在环，这两个指针最终会在环内的某个点相遇。如果没有环，`fast`指针将会首先到达链表的末尾并变为`NULL`。 2、具体实现 在LeetCode 141题中，我们创建两个指针，`fast`和`slow`，都初始化为链表的头节点。`fast`指针每次前进两步，`slow`指针每次前进一步。如果`fast`指针遇到`NULL`，表示链表没有环，返回`false`。如果`fast`和`slow`相遇，说明链表有环，返回`true`。 ```cpp class Solution { public: bool hasCycle(ListNode* head) { if (head == nullptr) return false; auto fast = head, slow = head; // 当fast不为null时，继续移动指针 while (fast) { fast = fast->next; // fast指针移动两步 slow = slow->next; // slow指针移动一步 if (fast) fast = fast->next; // 如果fast不为空，再移动一步 else break; // fast为空，跳出循环，链表无环 // 检查相遇 if (fast == slow) return true; } return false; // 未相遇，链表无环 } }; ``` 这个解决方案的效率很高，因为它只需要遍历一次链表。在最坏的情况下，时间复杂度为O(n)，n为链表中的节点数。空间复杂度为O(1)，因为我们只使用了两个指针。 3、面试中的应用 环形链表的检测是面试中的常见问题，因为它考察了候选人的数据结构理解、逻辑思维以及对指针操作的熟练程度。通过手绘漫画的形式讲解，使得复杂的概念变得更加直观易懂，对于初学者和准备面试的人来说尤其有价值。 4、进阶问题 在LeetCode 142题中，不仅需要检测链表是否有环，还需要找到环的起始节点。这个问题可以通过修改双指针策略来解决，一旦发现环，可以将`slow`指针重新设置为头节点，然后让两个指针都以相同的速度移动，最终相遇的点即为环的起始点。 总结，理解和掌握双指针在处理链表问题中的应用是非常重要的技能，尤其是在解决环形链表问题时。通过图文并茂的方式学习这些概念，能够帮助我们更好地理解和记忆，同时也能提高解决实际问题的能力。