文章目录
- 前言
- 摘要
- 描述
- 题解答案
- 题解代码
- 题解代码分析
- 示例测试及结果
- 时间复杂度
- 空间复杂度
- 总结
- 关于我们
前言
本题由于没有合适答案为以往遗留问题，最近有时间将以往遗留问题一一完善。
LeetCode - #141 环形链表
不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海，Swift社区 伴你前行。如果大家有建议和意见欢迎在文末留言，我们会尽力满足大家的需求。
难度水平：简单
摘要
在链表问题中，判断链表是否存在环是一个经典问题。本篇文章将介绍如何使用 快慢指针 技巧在 Swift 中实现这一功能，并分析其时间与空间复杂度。我们将从代码、逻辑和测试案例三方面进行讲解，帮助您深入理解这种算法。
描述
给你一个链表的头节点 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。 为了表示给定链表中的环，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。注意：pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。
如果链表中存在环 ，则返回 true 。 否则，返回 false 。
示例 1：
输入： head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出： true
解释： 链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
示例 2：
输入： head = [1,2], pos = 0
输出： true
解释： 链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。
示例 3：
输入： head = [1], pos = -1
输出： false
解释： 链表中没有环。
提示：
- 链表中节点的数目范围是
[0, 104] -105 <= Node.val <= 105pos为-1或者链表中的一个 有效索引 。
进阶： 你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？
题解答案
我们使用 快慢指针 方法，该方法不仅高效（时间复杂度为 O(n)），而且空间复杂度为 O(1)。
核心思路：
- 使用两个指针：快指针 和 慢指针。
- 起始时，两个指针都指向链表的头节点。
- 快指针每次移动两步，慢指针每次移动一步。
- 如果链表中存在环，则快慢指针最终会相遇；如果链表中不存在环，则快指针会先到达链表尾部（
nil）。
题解代码
以下是 Swift 实现代码：
// 定义链表节点
class ListNode {var val: Intvar next: ListNode?init(_ val: Int) {self.val = valself.next = nil}
}func hasCycle(_ head: ListNode?) -> Bool {// 初始化快慢指针var slow = headvar fast = head// 快慢指针遍历链表while let fastNext = fast?.next {slow = slow?.next // 慢指针走一步fast = fastNext.next // 快指针走两步// 如果快慢指针相遇，说明存在环if slow === fast {return true}}// 如果遍历到链表末尾，说明不存在环return false
}
题解代码分析
-
快慢指针的初始化
- 起始时，快慢指针都指向链表头节点。
- 如果链表为空或只有一个节点，则直接返回
false。
-
遍历链表
- 快指针每次移动两步，慢指针每次移动一步。
- 使用
while let检查快指针的下一个节点是否为nil，避免越界。
-
检测环的存在
- 如果快慢指针相遇（
slow === fast），说明存在环。 - 如果快指针或其下一个节点为
nil，说明不存在环。
- 如果快慢指针相遇（
-
时间复杂度
- 每个节点最多被访问两次，时间复杂度为
O(n)。
- 每个节点最多被访问两次，时间复杂度为
-
空间复杂度
- 只使用两个指针，额外空间为常量，空间复杂度为
O(1)。
- 只使用两个指针，额外空间为常量，空间复杂度为
示例测试及结果
以下是测试代码：
// 创建测试用例
func createLinkedListWithCycle(_ values: [Int], _ pos: Int) -> ListNode? {guard !values.isEmpty else { return nil }let head = ListNode(values[0])var current = headvar cycleNode: ListNode? = nilfor i in 1..<values.count {let node = ListNode(values[i])current.next = nodecurrent = nodeif i == pos {cycleNode = node}}// 创建环if let cycleNode = cycleNode {current.next = cycleNode}return head
}// 示例 1
let head1 = createLinkedListWithCycle([3, 2, 0, -4], 1)
print(hasCycle(head1)) // 输出: true// 示例 2
let head2 = createLinkedListWithCycle([1, 2], 0)
print(hasCycle(head2)) // 输出: true// 示例 3
let head3 = createLinkedListWithCycle([1], -1)
print(hasCycle(head3)) // 输出: false
测试结果:
true
true
false
时间复杂度
- 最坏情况：链表中每个节点最多被访问两次，时间复杂度为 O(n)，其中
n是链表节点的数量。
空间复杂度
- 只使用了两个指针（快指针和慢指针），额外空间为 O(1)。
总结
本问题通过 快慢指针 技巧，实现了高效且空间友好的环检测算法。
这种方法不仅适用于链表环检测，还可扩展到许多类似的快慢指针问题，例如寻找环的起始点或判断链表长度是否为偶数。
理解这种算法的核心思想，将为解决链表相关问题奠定坚实基础。
希望这篇文章对您有所帮助！如果您有其他问题，欢迎交流讨论！
关于我们
我们是由 Swift 爱好者共同维护，我们会分享以 Swift 实战、SwiftUI、Swift 基础为核心的技术内容，也整理收集优秀的学习资料。
