算法学习之数据结构之链表是不是相交，链表是否存在环

算法学习之数据结构之链表是否相交，链表是否存在环
　　当看到判断两链表是否相交，判断链表是否存在环时，就感觉不知道从何下手，原因是不知道什么是链表相交，什么是链表存在环，所以当明白概念的时候，发现这两个问题并不难，而且，其实两个单链表是否相交是和链表中存在环是有关系的。

　　一、判断链表是否存在环。

　　一个链表存在环，指的是，某个节点的next指向的是链表中在他之前的节点，这样在链表尾部形成环。（这个概念很重要。）

　　弄明白概念后，对于下面两个问题就比较好解决了。

问题1，如何判断链表中存在环？

问题2如果链表存在环，如何找到环的入口点？

　　问题1解决办法，弄懂环的概念以后，就能轻易解决了。设置两个指针（slow，fast），初始值都只想头结点，然后slow每次前进一步，fast每次前进两步，如果链表存在环，则fast先进入环，slow后进入环，最后fast会赶上slow两个指针会相遇，如果不存在环，则fast到尾节点则为null了，这样就不会相遇了。具体代码如下：

bool IsExitsLoop(slist *head)  
slist *slow, *fast;
slow = fas t= head;
while(fast != null && fast->next != null){
    slow=slow->next;
    fast=fast->next->next;
    if(fast == slow){
        break;
    }
} 
return (fast == null || fast->next == null) ? false : true;

　　问题2解决办法，碰撞点p到连接点的距离=头指针到连接点的距离，则设两个指针分别从头指针开始走和从相遇点开始走，这样他们会在环入口点相遇。解释如下：

　　当fast遇到slow时，slow还没走到尾节点，fast在环内走了n圈，设slow走了s个节点，则fast走了2s个节点，设环长为r则，fast走的距离等于slow走的距离加上在环内走的距离(nr)，则有2s=s+nr，则s=nr。

　　设链表长为L，头结点到环入口点的距离为a，环入口点到相遇点的距离为x，则有s=a+x, s=nr, a+x=nr, a+x=(n-1)r+r, r=L-a, a+x=(n-1)r+L-a, a=(n-1)r+L-a-x,a为起点到环入口点的距离，等于n-1个环的距离加上L-a-x为相遇点到换入口点的距离。于是设两个指针分别从头指针开始走和从相遇点开始走，这样他们会在环入口点相遇，则再次相遇的点为环的入口点。具体分析过程看后面的手绘图。具体代码如下：

slist* FindLoopPort(slist *head)
{
    slist *slow = head, *fast = head;

    while ( fast && fast->next ) 
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if ( slow == fast ) break;
    }
    // 如果没有环则返回空
    if (fast == NULL || fast->next == NULL)
        return NULL;
    // 分别从头结点和相遇点开始走
    slow = head;
    // 两个节点一直走直到相遇
    while (slow != fast)
    {
         slow = slow->next;
         fast = fast->next;
    }
    // 返回相遇点
    return slow;
}

　　二、判断两个单链表是否相交。

　　方法一，其实这个和链表中是否有环是有关联的。两个单链表相交是Y型相交，而不是X型相交。所以两个链表相交，把其中一个链表的头结点接在另一个链表的尾节点后面，如果两链表相交，则连接后形成一个环。否则不形成环。具体分析过程看后面的手绘图。所以判断方法和判断链表中是否存在环的方法一样，前面加一步把两个链表连接就行了。

　　方法二，因为是Y型相交，则从如果两个链表相交，那个两个链表从相交点到链表结束都是相同的节点，这样就可以采用以下办法。我们可以先遍历一个链表，直到尾部，再遍历另外一个链表，如果也可以走到同样的结尾点，则两个链表相交。

　　接下来找出相交点。这时我们记下两个链表length，再遍历一次，长链表节点先出发前进(lengthMax-lengthMin)步，之后两个链表同时前进，每次一步，相遇的第一点即为两个链表相交的第一个点。具体代码如下：

Node *intersection(Node *head1, Node *head2)
if(!head1 || !head2)
   return NULL;
int len1 = 1, len2 = 1;
Node *p = head1, *q=head2, *fast, *slow;
bool result = false;
//判断两个链表是否相交，同时记下各个链表的长度
while(p->next){
    len1++;
    p=p->next;
}

while(q->next){
    len2++; 
    q=q->next;
}
// 尾节点相同则为相交，否则不想交
result=(p==q);
if(!result){
    return NULL; // 不存在则返回NULL
}else{
    // 链表长的先走lengthMax-lengthMin步
    int steps = abs(len1 – len2);
    if(len1 > len2){
        fast = head1;
        slow = head2;
    }else{
        fast = head2;
        slow = head1;
    }
    while(steps){
        fast = fast->next;
        steps –-;
    }
    
    // 之后两个链表同时前进，每次一步，相遇的第一点即为两个链表相交的第一个点。
    while(fast != slow){
        fast = fast->next;
        slow = slow->next;
    }
    return fast;
}

分析的图：

算法学习之数据结构之链表是不是相交，链表是否存在环

一、判断链表是否存在环。

二、判断两个单链表是否相交。

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　　二、判断两个单链表是否相交。